دست‌یابی به اساس تکامل

 

مجله علمی ایلیاد - دانشمندان دریافته‌اند که نسخه‌ای از «چرخه‌ی کربس» که مرکز اصلی سوخت و ساز سلولی به شمار می‌‌رود، بدون نیاز به پروتئین‌هایی تحت عنوان آنزیم‌ها نیز می‌تواند، اتفاق بیفتد. اگرچه دانشمندان نشان داده‌اند که این چرخه در خارج از سلول و در جهت اکسايش صورت می‌گیرد؛ اما آنان باید چرخه‌ی کاهشى کربس را مجدداً پدید آورند. این چرخه در برخی از باکتری‌های قدیمی وجود دارد. از آنجا که چرخه‌ی کربس برای رخ دادن به پروتئین‌های سلولی نیاز ندارد، محققان به این فکر افتاده‌اند که احتمالاً قدمت سوخت و ساز  به قبل از پیدایش حیات می‌رسد. در واقع، «واکنش‌های شیمیایی خود انگیخته» به‌عنوان مبنایی برای حیات در زمین عمل کرده است. 

متابولیسم یا سوخت و ساز نشان از یک سری واکنش‌های شیمیایی دارد که باعث حفظ وضعیت زنده‌ی سلول‌ها و اُرگانیسم‌ها می‌شود. لذا واکنش‌هایی که سنتز آمینواسیدها و ليپيدهای مورد نیاز سلول‌ها را به‌همراه دارد یا واکنش‌هایی که مولکول‌ها را برای تولید انرژی در هم می‌شکند، در این دسته از واکنش‌ها جای می‌گیرند. سلول‌ها از ليپيدها و آمینواسیدهای موجود در غشاها و پروتئین‌ها برای ایجاد مولکول‌هایی استفاده می کنند که در تولید انرژی نقش دارند. حالا این سوال مهم دانشمندان را به چالش کشیده است؛ اگر این چرخه‌ی پیچیده‌ی حیات قبل از خود حیات هم برقرار بوده، چگونه موفق به تکامل شده است؟

دو نظریه‌ی عمده درباره‌ی تکامل چرخه‌ی کربس پیشنهاد شده است. بر طبق نظریه‌ی اول، در ابتدا RNA وارد عرصه‌ی حضور شده و زمینه‌ساز تکامل چرخه‌ی کربس گردید. RNA نه تنها از محصولات متابولیک ساخته شده، بلکه اصول تکاملی نشان می‌دهد واکنش‌های RNA قبل از حیات نيز رخ می‌داده‌ است. این واکنش‌های شیمیایی مزیتی هم داشتند؛ مزيتى به نام فشار که سرانجام به تکامل آنزیم‌ها منتهی شد.

اما نظریه‌ی دیگر می‌گوید که نوعی چرخه‌ی کربس قبل از گونه‌های حیات وجود داشته است و سلول‌های زنده این چرخه را در خود توسعه‌ داده‌اند. سپس چرخه‌ی یاد شده در گونه‌های حیات تکامل یافت و باعث کارآمدتر شدن آنزیم‌ها شد. عده‌ی کثیری این نظریه را در گذشته رد کردند؛ اما از آخرین یافته‌های منتشر شده در مجله‌ی Nature Ecology & Evolution حمایت می‌کنند.  گروه پژوهشی در اقدامی جالب، مواد شیمیایی چرخه‌ی کربس را در معرض یک سری مواد شیمیایی قرار داد که در رسوبات اولین اقیانوس‌ها، وجود داشته‌‌اند. سرانجام؛ آن‌ها ۲۴ واکنش شیمیایی را برانگیختند که شباهت بسیاری به چرخه‌ی کربس کنونی دارد. محققان تا به الان نشان داده‌اند که این چرخه در جهت اکسايشى اتفاق می‌افتد؛ یعنی احتمال می‎رود تنها در صورت وجود اکسیژن مولکولی در جو زمین روی داده باشد. آن‌ها باید به تشکیل چرخه‌ی کاهشى کربس بپردازند که هنوز آثاری از آن در برخی باکتری ها به چشم می‌خورد. به گفته‌ی «مارک رالسر»، از مؤسسه‌ی فرانسیس کریک در لندن و رهبر گروهی که به انتشار یافته‌ها پرداخت، هنوز یک سری مؤلفه‌های کلیدی در حیات وجود دارد که کارهای پژوهشی قادر به توضیح آنها نیست.

رالسر در مصاحبه با New Scientist بیان کرد: «انسان با وجود تنها یک مسیر سوخت و ساز در سلول‌ها از نقطه شروع خوبی برای حیات برخوردار است؛ اما نمی‌شود آن را زندگی به حساب آورد، زیرا شبکه‌ای بیش از واکنش‌های شیمیایی نیست. برای تحقق واکنش‌ها به غشا و دستگاه ژنتیکی که وراثت را ممکن سازد، نیاز است.» رالسر این پرسش را مطرح کرد: «چطور می‌توان این عناصر را در محیط و شرایط غیرعادی گرد هم آورد و وادار به فعالیت‌شان کرد؟ این چالش بسیار بزرگی است.»
 

نوشته: Futurism

ترجمه: مجله علمی ایلیاد