تنبؤات ستيفن هوكينج السبعة حول نهاية الأرض خلال الـ 200 عام القادمة: سيتحول كوننا إلى الظلام في النهاية
حقوق الصورة: بيكساباي
إيدي جونزاليس جونيور - AncientPage.com - قبل أربعة مليارات سنة، بدت الأرض مختلفة تمامًا عما هي عليه اليوم، خالية من الحياة ومغطاة بمحيط شاسع. على مدى ملايين السنين، في هذا الحساء البدائي، ظهرت الحياة. لقد وضع الباحثون منذ فترة طويلة نظريات حول كيفية تجمع الجزيئات معًا لإثارة هذا التحول.
الآن، اكتشف العلماء في Scripps Research مجموعة جديدة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدم السيانيد والأمونيا وثاني أكسيد الكربون - والتي يُعتقد أنها كانت شائعة على الأرض المبكرة - لتوليد الأحماض الأمينية والأحماض النووية، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات والحمض النووي.
"لقد توصلنا إلى نموذج جديد لشرح هذا التحول من الكيمياء الحيوية إلى الكيمياء الحيوية،" يقول رامانارايانان كريشنامورثي، دكتوراه، أستاذ مشارك في الكيمياء في أبحاث سكريبس، والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة، التي نشرت في 28 يوليو ، 2022 في مجلة كيمياء الطبيعة. "نعتقد أن نوع ردود الفعل التي وصفناها هي على الأرجح ما كان يمكن أن يحدث على الأرض المبكرة."
بالإضافة إلى إعطاء الباحثين نظرة ثاقبة حول كيمياء الأرض المبكرة، فإن التفاعلات الكيميائية المكتشفة حديثًا مفيدة أيضًا في بعض عمليات التصنيع، مثل توليد جزيئات حيوية ذات علامات مخصصة من مواد أولية غير مكلفة.
في وقت سابق من هذا العام، أظهرت مجموعة كريشنامورثي كيف يمكن للسيانيد تمكين التفاعلات الكيميائية التي تحول جزيئات البريبايوتكس والماء إلى مركبات عضوية أساسية ضرورية للحياة. على عكس التفاعلات المقترحة سابقًا، نجح هذا التفاعل في درجة حرارة الغرفة وفي نطاق واسع من الأس الهيدروجيني. وتساءل الباحثون عما إذا كانت هناك طريقة، في ظل نفس الظروف، لتوليد الأحماض الأمينية، وهي جزيئات أكثر تعقيدا تشكل البروتينات في جميع الخلايا الحية المعروفة.
في الخلايا اليوم، يتم إنشاء الأحماض الأمينية من سلائف تسمى أحماض الكيتو باستخدام كل من النيتروجين والبروتينات المتخصصة التي تسمى الإنزيمات. لقد وجد الباحثون أدلة على أن أحماض الكيتو من المحتمل أن تكون موجودة في وقت مبكر من تاريخ الأرض. ومع ذلك، فقد افترض الكثيرون أنه قبل ظهور الحياة الخلوية، لا بد أن تكون الأحماض الأمينية قد تم توليدها من سلائف مختلفة تمامًا، وهي الألدهيدات، بدلاً من أحماض الكيتو، نظرًا لأن الإنزيمات اللازمة لتنفيذ التحويل لم تكن موجودة بعد. لكن هذه الفكرة أدت إلى جدل حول كيف ومتى حدث التحول من الألدهيدات إلى أحماض الكيتو كمكون رئيسي لصنع الأحماض الأمينية.
بعد نجاحهم في استخدام السيانيد لتحفيز التفاعلات الكيميائية الأخرى، اشتبه كريشنامورثي وزملاؤه في أن السيانيد، حتى بدون إنزيمات، قد يساعد أيضًا في تحويل أحماض الكيتو إلى أحماض أمينية. ولأنهم كانوا يعلمون أن النيتروجين سيكون مطلوبًا بشكل ما، فقد أضافوا الأمونيا، وهو شكل من أشكال النيتروجين الذي كان موجودًا في الأرض المبكرة. ومن ثم، ومن خلال التجربة والخطأ، اكتشفوا عنصرًا رئيسيًا ثالثًا: ثاني أكسيد الكربون. ومع هذا الخليط، بدأوا بسرعة في رؤية تشكل الأحماض الأمينية.
يقول كريشنامورثي: "كنا نتوقع أن يكون من الصعب للغاية معرفة ذلك، وتبين أن الأمر أبسط مما كنا نتخيل". "إذا قمت بخلط حمض الكيتو والسيانيد والأمونيا فقط، فإنه يبقى هناك. بمجرد إضافة ثاني أكسيد الكربون، حتى ولو بكميات ضئيلة، فإن التفاعل يزداد سرعة."
يقول الباحثون: نظرًا لأن التفاعل الجديد يشبه نسبيًا ما يحدث اليوم داخل الخلايا - باستثناء أنه مدفوع بالسيانيد بدلاً من البروتين - فمن المرجح أن يكون مصدر الحياة المبكرة، وليس تفاعلات مختلفة جذريًا. يساعد البحث أيضًا في الجمع بين وجهين من نقاش طويل الأمد حول أهمية ثاني أكسيد الكربون في الحياة المبكرة، وخلص إلى أن ثاني أكسيد الكربون كان أساسيًا، ولكن فقط مع جزيئات أخرى.
أثناء عملية دراسة الحساء الكيميائي الخاص بهم، اكتشفت مجموعة كريشنامورثي أن المنتج الثانوي لنفس التفاعل هو أوروتات، وهو مقدمة للنيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). ويشير هذا إلى أن نفس الحساء البدائي، في ظل الظروف المناسبة، كان من الممكن أن يؤدي إلى ظهور عدد كبير من الجزيئات المطلوبة للعناصر الأساسية للحياة.
يقول كريشنامورثي: "ما نريد القيام به بعد ذلك هو مواصلة استكشاف نوع الكيمياء التي يمكن أن تنشأ من هذا الخليط". "هل يمكن للأحماض الأمينية أن تبدأ في تكوين بروتينات صغيرة؟ هل يمكن لأحد هذه البروتينات أن يعود ويبدأ العمل كأنزيم لإنتاج المزيد من هذه الأحماض الأمينية؟"
بالإضافة إلى كريشنامورثي، مؤلفو الدراسة، "توليف البريبايوتك للأحماض الأمينية والأوروتات من الأحماض الكيتونية يحفز الانتقال إلى مسارات استقلابية موجودة"، وهم سونيل بوليتيكورتي، ماهيبال ياداف، وجريج سبرينغستين.
المصدر : مواقع ألكترونية