کشف سرنخهایی از منشاء حیات در آزمایشگاه!

کشف سرنخهایی از منشاء حیات در آزمایشگاه!

«توماسو فراچیا» (Tommaso Fraccia) دانش‌یار علوم داروشناسی و بیومولکولی «دانشگاه میلان» (UniMi) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: پلیمرهای زیستی مانند آران‌های و پپتیدها از مونومرهای آنها تشکیل می‌شوند و محفظه‌های پیش‌سلولی هستند که عملکرد سلول‌های اولیه را انجام می‌دهند. دو مشکل اصلی برای بررسی منشا حیات هستند.

تحقیقات این گروه پژوهشی، جالب بود. چن توضیح داد: ما دریافتیم که ریزقطره‌های پلی‌استر می‌توانند نمک‌ها را جذب کنند و نمک‌های گوناگون با سرعت‌های متفاوتی جذب شوند. علاوه بر این، نمک‌ها در سطح نزدیکی باردار قطره‌ها تجمع کردند که به خنثی‌ها تبدیل شدند. به همین دلیل، قطرات پس از استفاده از مسیر حرکت کردند و در عوض، ادغام شدند را آغاز کردند. این یک موضوع مهم است زیرا می‌توان یکی از راه‌های رشد کردن قطره‌های پلی‌استر اولیه را بیان کرد که نشانه‌هایی از زندگی است.

جیا گفت: با توجه به حجم زیاد واکنش‌های تنظیم‌شده در میان تعداد زیادی از مواد شیمیایی که همه با هم ادغام شده‌اند، ممکن است در محیط بسته شوند، متفاوت باشند. در واقع، حتی ممکن است که شیمی اولیه زمین باشد، کاملاً متفاوت با آنچه امروز در زیست‌شناسی می‌بینیم، بوده است. به همین دلیل است که ما باید بیشتر در مورد این موضوع بدانیم که پلی‌استرها و سایر مولکول‌هایی هستند که در زیست‌شناسی بیش از اندازه وجود ندارند، چگونه در منشأ حیات نقش داشته‌اند.

در میان آلفا هیدروکسی اسیدها که مورد بررسی قرار گرفتند، «فنیل‌لاکتیک اسید DL-3» تعداد زیادی از آن‌ها به شکل قطره‌ها نشان داد و به عنوان یک مدل برای پژوهش‌ها انتخاب شد.

وی افزود: جذب نمک توسط ریزقطره‌های پلی‌استر ممکن است مستقیماً به پیدایش حیات کمک نکند اما پیامدهایی را برای پایداری و عملکرد ریزقطره‌ها به عنوان پروتوسل‌های احتمالی دارد. نمک‌ها می‌توانند به‌عنوان کاتالیزور یا تعلیم‌کننده واکنش‌های شیمیایی ویژه مرتبط با منشا عمل کنند و همچنین می‌توانند بر روی فعل و انفعالات مولکولی در داخل و اطراف ریزقطره‌های پلی‌استر رخ دهند، تأثیر بگذارند.

مولکول‌های غیربیولوژیکی چه نقشی در کمک به توسعه سیستم‌های بیولوژیکی و شیمیایی به شکل‌های پیچیده‌ای در خود دارند؟ اگر می‌خواهید پاسخ این پرسش را بدانید، این گزارش را از دست ندهید.

بخوان  کشف یک دنباله گازی رکوردشکنی در پی یک خوشه کهکشانی

انتهای پیام



منبع

یافته‌های به دست آمده، این واقعیت را روشن می‌سازد که حتی تغییر جزئی در جذب نمک می‌تواند به طور قابل توجهی برای بررسی این پروتوسل‌های احتمالی تأثیر بگذارد. همچنین این مشاهدات، یک توضیح بالقوه را برای شیمی‌های متنوع مشاهده شده در سیستم‌های ابتدایی ارائه می‌دهند که در محیط‌های آبی گوناگون پدیدار می‌شوند. از آب‌های شیرین گرفته شده تا آب‌های اقیانوسی و آب‌های شور زیر دریا.

جیا گفت: ریزقطره‌های پلی‌استر اولین بار چند سال پیش توسط پژوهشگران موسسه علوم زمین-حیات به عنوان مدل‌های پروتوسل معرفی شدند و از آن زمان ما پیشرفت‌های بسیاری را در ترکیب، ساختار و عملکرد آن‌ها معرفی کردند. ما در پژوهش پیشین خود دریافتیم که باعث می شود ادغام قطرات شود و همیشه از خود میپرسیدیم که چرا چنین اتفاقی می افتد.

ریزقطره‌های پلی‌استر، مدل‌های پروتوسل

وی افزود: این پژوهش نشان می دهد چگونه ارگانیسمی که از مولکول های کوچک پریبیوتیک قابل قبول (آلفا هیدروکسی اسیدها) آغاز می شود، می تواند به طور سریع پلیمرهایی را با روش های ساده (خشک کردن و گرم کردن) تولید کند که پس از هیدراتاسیون مجدد، در محفظه ها باشد. بدون غشاء جمع می‌شوند. ترکیب و روش های مورد استفاده برای ارائه راه حل های قوی، یک موضوع بسیار مهم است.

در محلول‌هایی که محیط‌های آبی زمین را شبیه‌سازی می‌کنند، آلفا هیدروکسی اسیدها، پلی‌استرهای ژلمانندی را تشکیل می‌دهند که پس از آبگیری مجدد به صورت ریزقطره‌ها جمع می‌شوند. گروه نظر پژوهشی این است که اگر چنین قطراتی وجود داشته باشد، ممکن است نمک‌ها را تشکیل دهند که سیستم‌های زنده نیز جذب شوند.

جیا برهای به کارگیری چنین روش‌های پیشرفته‌ای گفت و اظهار داشت که این روش‌ها به محققان امکان‌پذیر است تا ارگانیسم‌های گوناگون را با جزئیات بی‌سابقه بررسی کنند.

بررسی جذب نمک با روشهای جدید

«چن چن» (چن چن)، پژوهشگر ویژه موسسه پژوهشی «ریکن» (RIKEN) و کارشناس ارشد این پروژه گفت: سطح نمک اقیانوس‌های اولیه در پژوهش با شوری امروزی، بسیار بالاتر بود. به طور ویژه، بسیاری از انواع یون‌های نمک هنوز یک نقش کلیدی را در تنظیم فعالیت‌های بیوشیمیایی سالم و متنوع زندگی بر روی آنها انجام می‌دهند.

بخوان  نحوه نصب دوباره ویندوز ۱۰ و ۱۱ در رایانه شخصی

فراچیا گفت: ما هنوز در شرایطی که به شکل‌گیری حیات می‌انجامند، داریم و این فضای تغییرات بسیار اطلاعات است. بنابراین، هر جستجویی که به آزمایش شرایط فیزیکی-شیمیایی اختصاص داده شود، می‌تواند به ما در ترسیم شرایط مرزی کمک کند و به هدایت جستجوی حیات در سایر بخش‌های کیهان بپردازد.

دانشمندان معتقدند که این ریزقطره‌های اولیه دارای ویژگی‌های ابتدایی مرتبط با ارگانیسم‌های زنده هستند. مانند انجام دادن واکنش‌های شیمیایی و حفظ سطح مشخص از سازمان دهی داخلی.

این شرایط پرآشوب در ایجاد مولکول‌های آلی مانند آمینو اسیدها، نوکلئوتیدها و قندهای ساده بودند که در نهایت زندگی را به آن شکلی که ما می‌شناسیم، پدید آوردند اما دقیقاً چگونه رخ داد، یکی از ماندگارترین اسرار در پژوهش‌های علمی و علمی است. در حال بررسی این معمای باستانی هستند.

«سودا راجامانی» (Sudha Rajamani) برگزیده «موسسه آموزش علوم و تحقیقات هند» (IISER) که در این پژوهش شرکت نکرد، گفت: پژوهشگران بعدی محفظه‌های بدون غشاء را به عنوان مقدمه‌های محفظه‌هایی بر روی غشاء بررسی کرده‌اند. تعداد کمی از پژوهش‌ها به قطرات ساخته شده از پیش‌سازهای قابل قبول و غیر مصنوعی پری‌بیوتیک پرداخته‌اند.

یک گام رو به جلو

از آنجا که فعل و انفعالات الکترواستاتیکی بین مولکول‌های نمک و پلیمرهای پلی‌استر ممکن است برای جذب نمک توسط ریزقطره‌ها حاکم است، پژوهشگران سه نوع از آلفا هیدروکسی اسیدها شامل خنثی، بازی و اسیدی را انجام دهند. سپس، آنها ریزقطره‌های گوناگون پلی‌استر را در محلول‌های آبی متشکل از مواد متفاوت نمک‌های کلرید که ممکن است در دریای‌های فراوان باشند، قرار بگیرند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ادونسد سایت نیوز، میلیاردها سال پیش، زمین یک سیاره بسیار متفاوت بود که محیطی خشن داشت و نمی‌توانست از حمایت کند. فوران‌های آتشفشانی، طوفان‌های رعد و برق و بمباران مداوم شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارها، جو و سطح زمین را شکل داده‌اند.

چن گفت: محیط شیمیایی پری‌بیوتیک، پیچیده و آشفته بود. بنابراین، ما نمی‌دانستیم که چگونه نمک‌های موجود می‌توانند بر پویایی پیش‌سلولی در محیط زیست محیطی تأثیر بگذارند.

این پژوهش، در «روش‌های کوچک» به چاپ رسید.

بخوان  یک تایم‌لپس جدید از آزمایش موتور اصلی موشک «آریان ۶»

گروه پژوهشی برای بازآفرینی این شرایط، مجموعه‌ای از آلفا هیدروکسی اسیدها را در معرض کم‌آبی قرار دادند که به پلی‌استرها تبدیل شدند. سپس، آنها را از نظر جمع شدن به صورت ریزقطره‌ها بررسی کردند.

وجود نمک‌ها می‌تواند با جداسازی مولکول‌های زیستی ضروری مانند آران‌های، بر اساس ساختار این ریزقطره‌ها تأثیر بگذارد. بدین ترتیب، شاید آنها به عنوان پروتوسل‌های اولیه عمل کنند که نسخه‌های ساده سلول‌های بدوی بوده‌اند.

زندگی مدرن به آب وابسته است و به طور خاص این اعتقاد وجود دارد که از محیط‌های آبی باستانی سرچشمه گرفته شده است. برای درک بهتر این فرضیه، پژوهشگران در این پروژه روی اسیدهای موسوم به «آلفا هیدروکسی اسید» اختصاص دادند. آلفا هیدروکسی اسیدها، مولکول‌هایی شبیه به آمینواسیدهای آلفا هستند که احتمالاً در اوایل عمر زمین وجود داشته و از طریق جرقه‌های الکتریکی، واکنش‌های گرمابی و فتوشیمی فرابنفش تشکیل شده‌اند یا حتی توسط شهاب‌سنگ‌ها به زمین رسیده‌اند.

این که ریزقطره‌های پلی‌استر مستقیماً اولین سلول‌ها را شکل می‌دهند یا این که در عوض یک حالت میانی دارند، ناخوشایند باقی می‌ماند اما می‌ماند آنها را به شکل‌گیری و جذب آن‌ها برای جذب آنالیت‌ها مانند نمک‌ها می‌توان در پاسخ دادن به آن‌هایی که به کمک آن‌ها کمک کرد.

«تونی جیا»(Tony Jia) دانشیار ویژه «موسسه زمین-حیات»(ELSI) در «موسسه فناوری توکیو»(TITech) و از پژوهشگران ارشد این پروژه گفت: هیچ کس واقعاً نمی‌داند که در زمین اولیه چه اتفاقی علوم افتاده است. چه مواد شیمیایی و واکنش هایی در آن وجود داشته است. تشخیص دقیق بدون ماشین زمان غیرممکن است اما ما تمام تلاش خود را می کنیم تا شرایط محتمل را در آزمایشگاه تکرار کنیم. به این امید که بفهمیم شیمی اولیه زمین چگونه به شکل‌گیری منشأ حیات کمک کرده است.

گروهی از موضوع تحقیق در یک پژوهش جدید، فرضیه جالبی را پیرامون این موضوع ارائه کرده است. آنها می‌گویند مولکول‌های آلی غیر بیولوژیکی که حاوی کربن هستند، اما معمولاً توسط سیستم‌های بیولوژیکی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، ممکن است یک نقش منطقه‌ای در کمک به تغییر سیستم‌های شیمیایی و تبدیل آن‌ها به شکل‌گیری پیچیده‌ای که در حال حاضر وجود داشته باشد، باشد.