تشير ميزة جديدة تم اكتشافها في شرائح الحمض النووي القصيرة إلى سيناريو جديد لتجميع خيوط الحمض النووي الطويلة والمعقدة. ويعتقد الباحثون أن الشكل الخطي لشريط الحمض النووي الطويل الموجود اليوم هو في الواقع علامة وبقايا لتكوينه من بلورات سائلة
الصورة 1: بلورة سائلة عندما تكون جميع جزيئاتها "واقفة".
الصورة 2: نفس البلورة السائلة عندما تغير موقع جميع جزيئاتها معًا.
اكتشف فريق بحثي من جامعة كولورادو في بولدر وجامعة ميلانو، شكلاً جديدًا من البلورات السائلة المكونة من جزيئات DNA قصيرة للغاية. وبما أن جزيئات الحمض النووي تحمل المعلومات الوراثية للخلية، فإن هذا الاكتشاف يلقي الضوء على سيناريو جديد لطريقة خلق الحياة على الأرض.
قال نويل كلارك، أستاذ الفيزياء في جامعة كولورادو، إن المجموعة فوجئت عندما وجدت أن تسلسلات قصيرة جدًا من الحمض النووي يمكن أن ترتبط معًا لتكوين بلورات عضوية تصطف بالتوازي مع بعضها البعض وتتصل في أعمدة عند نقعها في الماء. الاعتقاد السائد اليوم هو أن الحياة بدأت على شكل جزيئات DNA أو RNA، والتي تم إنشاؤها في "حساء" بدائي من الجزيئات العضوية.
ومن الناحية العملية، من المستحيل إنشاء سلاسل جزيئية موحدة مثل الحمض النووي. وهكذا، وفقًا لكلارك، يحاول العلماء فهم كيف يمكن للجزيئات البسيطة أن تتواصل بشكل عفوي وفعال، ثم تتكاثر. ويثبت البحث الجديد أن قطعًا صغيرة من الحمض النووي يمكن أن تشكل بلورات سائلة وبالتالي تنضغط وتتحول إلى قطرات. البيئة الكيميائية داخل القطرات تشجعها على التواصل مع المزيد من الجزيئات، وبالتالي تكوين جزيئات أطول فأطول، والتي تميل إلى أن تصبح بلورات سائلة.
قال كلارك: "لقد اكتشفنا أنه حتى أصغر قطع الحمض النووي المزدوج الشريط يمكن أن تتصل تلقائيًا بسلاسل تحتوي على العديد من الجزيئات. نعتقد أنه في الماضي، من بين كل تلك الجزيئات العشوائية، ظهرت قطع قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) أو جزيئات مماثلة. تم ضغط هذه الأجزاء إلى قطرات من البلورات السائلة، ثم تطورت بشكل انتقائي إلى جزيئات طويلة.
البلورات السائلة هي مواد عضوية تشبه الصابون، من حيث أنها تمتلك خصائص المادة الصلبة والسائلة في نفس الوقت. استخدامها الرئيسي هو في شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفاز المسطحة والهواتف المحمولة والآلات الحاسبة والساعات. معظم الجزيئات الموجودة في الحالة البلورية السائلة تكون على شكل خط مستقيم، وتكون قادرة على تغيير موضعها تلقائيًا. عندما يغير جزيء واحد موقعه، فإنه يتسبب أيضًا في دوران الجزيئات المحيطة به في نفس الاتجاه، وبالتالي خلق "تأثير الدومينو" حيث تغير جميع الجزيئات اتجاهها في نفس الوقت تقريبًا. ونتيجة لذلك، فإن البلورات السائلة حساسة بشكل خاص للمحفزات البيئية، مثل التغيرات في درجة الحرارة أو الجهد المطبق عليها.
الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) عبارة عن بوليمرات تشبه السلسلة، ولها مجموعات جانبية تسمى النيوكليوتيدات، أو القواعد. القواعد مستعدة فقط للربط بقواعد أخرى معينة في السلسلة الثانية. عندما تتطابق التسلسلات الأساسية في السلسلتين مع بعضها البعض، يمكن للسلاسل أن تتصل ببعضها البعض وتشكل البنية الحلزونية المزدوجة الشهيرة. يتم تشفير المعلومات الوراثية في تسلسلات تتكون من ملايين القواعد على طول السلاسل. ولو قمنا بفك الحمض النووي الموجود في خلية واحدة، فسنحصل على سلسلة يتجاوز طولها المترين. على الرغم من ذلك، عندما يتم ضغط الحمض النووي في نواة الخلية، يبلغ طول جميع السلاسل عدة أجزاء من المليون من المتر.
يعترف كلارك أنه قد ثبت في الماضي أن الحمض النووي قادر على تنظيم نفسه على شكل بلورة سائلة، حيث تصطف السلاسل بالتوازي مع بعضها البعض. ويعتقد الباحثون أن شكل البلورة السائلة ينبع من الشكل المطول لجزيء الحمض النووي، والذي بسببه تفضل الجزيئات أن تصطف بشكل متوازي مع بعضها البعض. يمكن مقارنة العملية بعصي السباغيتي الموجودة في صندوق، والتي ستظل متوازية مع بعضها البعض حتى بعد رجها جيدًا.
وبدأت فرق البحث من جامعة كولورادو وميلانو سلسلة من التجارب لمعرفة مدى إمكانية تقصير شرائح الحمض النووي قبل أن تتوقف عن التنظيم على شكل بلورات سائلة. اكتشف الفريق أنه حتى قطع الحمض النووي القصيرة جدًا - التي يبلغ طولها ستة قواعد - يمكن أن تتجمع في شكل بلوري سائل، على الرغم من أن شكلها بالكاد مستطيل. شرط العملية هو اقتران شريط DNA مع الشريط المقابل له.
أظهر تحليل البنية البلورية السائلة أن الأزواج القصيرة من خيوط الحمض النووي مرتبطة ببعضها البعض من طرف إلى طرف، مما يؤدي إلى تكوين مجاميع مستقيمة وممدودة يمكن أن تتصرف بشكل مشابه للأجزاء الأطول من الحمض النووي. وحدث الالتصاق نتيجة وجود نقاط دهنية صغيرة في نهايات شرائح الحمض النووي القصيرة، مما ساعدها على الالتصاق ببعضها البعض بطريقة عكسية، مع إبعاد الماء بين القطعتين.
واصلت المجموعة إجراء اختبارات إضافية، حيث قاموا خلالها بخلط المحاليل التي تحتوي على أجزاء متطابقة وغير متطابقة من الحمض النووي. وأظهرت النتائج أن جميع أجزاء الحمض النووي المتطابقة تقريبًا تم ضغطها في قطرات من البلورات السائلة، مبتعدة عن أجزاء الحمض النووي غير المتطابقة.
وقال كلارك: "هذه ظاهرة فريدة من نوعها". "التفسير هو أن الجزيئات الصغيرة القادرة على الاتصال بالطريقة الصحيحة يمكنها مسح الواحدة تلو الأخرى، والاتصال معًا في قطرات ذات بنية داخلية منظمة للغاية. تسمح هذه القطرات بتكوين جزيئات أكبر مزدوجة الجديلة.
"في الواقع، تختار قطرات الكريستال السائل بنفسها المكونات الجزيئية المناسبة لها. باستخدام الكيمياء الصحيحة، يمكن أن تتطور جزيئات أكبر وأكبر تعمل على تثبيت البنية البلورية السائلة. إذا كان النموذج صحيحا، فإن الشكل الخطي لبوليمر الحمض النووي هو في حد ذاته علامة وبقايا تكوينه من البلورة السائلة."
نُشرت الدراسة في العدد الأخير من مجلة Science بتاريخ 23 نوفمبر. مؤلفو المقال هم نويل كلارك وميشي ناكاتا وكريستوفر جونز من جامعة كولورادو، وجوليانو زانكاتا وتوماسو بيليني من جامعة ميلانو، وبراندون تشابمان ورونالد فينداك من مختبر بروكهافن الوطني وجولي كروس من مختبر أرجون الوطني. توفي ميتشي ناكاتا في سبتمبر 2006.
تعليقات 5
يعرف كل طفل صغير أن نفس البيضة السائلة التي تستخدم لصنع العجة هي بيضة سائلة، وإذا بحثت بشكل أعمق، فسوف تجادل بأنها في الواقع مصدر للحياة.
هذا البحث مثير للاهتمام، فهو يظهر اتجاها محتملا يبدو وفقا لهذه التجارب أنه احتمال له أساس معين، ومن الجميل أن نرى أن هناك اتجاهات فكرية لم يتم التفكير فيها من قبل، مما يثبت أننا ما زلت لا أعرف أي شيء.
لول لول لول
يجب أن يكون العنوان الصحيح: "الانهيار النهائي للنظرية السائدة منذ نحو 40 عاما فيما يتعلق بتكوين الحياة من جزيئات الحمض النووي أو الرانا، والآن لم تحتار الشمبانزي الغبية وسارعت إلى إيجاد عملة جديدة تحت المصباح حتى تتمكن الخراف من ولا يبقى من مرعاهم، والعياذ بالله، يومًا واحدًا بلا راعي».
ومن المؤسف أيضًا عدم الاهتمام بالدقة في الترجمة من اللغة الإنجليزية. يتحدث المقال الأصلي بشكل أكثر تواضعًا عن: "تقديم سيناريو جديد لخطوة أساسية في نشوء الحياة على الأرض". مع التركيز على الخطوة الرئيسية
يبدو واعدا.
إذًا بدأت الحياة في بلورة سائلة؟ والتي تعني مكرييا !!
ولكن من وجهة النظر الدينية فإن البلورات السائلة تعمل أيضاً في خدمة الله!
إذا تبين أن المفهوم صحيح، فهذا يعني أن فكرة نقل الجزيئات التي تم إنشاؤها في مكان ما في الفضاء ونشرها في جميع أنحاء المجرة ليست ضرورية!
ومن ناحية أخرى، من الممكن ربط مقاربات مختلفة وما نراه ليس سوى أجزاء من العملية الكاملة لتكوين الحياة المبنية على مجموعة متنوعة من الاحتمالات لزيادة الفرص!