اولین سلول‌ها در دنیا چگونه شکل گرفتند؟

مجله علمی ایلیاد - حیات بر روی زمین به حدود ۴ میلیارد سال پیش برمی‌گردد. در آن زمان اولین سلول‌ها درون مخلوط پیچیده‌ای از ترکیبات شیمیایی غنی از کربن تولید شده‌اند. این سلول‌ها با مساله‌ی پیچیده‌ی شیمیایی روبه‌رو شدند. آن‌ها به یون‌های خاصی نیاز داشتند تا بتوانند عملکردهای پایه‌ای را انجام دهند. با این حال، یون‌های مورد نظر باعث مختل شدن غشاهای احاطه کننده‌ی سلول‌ها می‌شدند.

گروهی از محققین دانشگاه واشینگتن، توانسته‌اند این معما را با استفاده مولکول‌هایی که در زمان‌های نخستین زمین وجود داشته‌اند، حل کنند. آن‌ها با استفاده از قطعاتی به اندازه‌ی سلول‌ها که با غشاهای ساخته شده از مولکول‌های اسیدهای چرب پوشانده شده بودند، کشف کردند که آمینواسیدهایی که بلوک‌های سازنده‌ی پروتئین‌ها محسوب می‌شوند می‌توانند غشاهای سلولی را در برابر یون‌های منیزیوم مقاوم کنند. نتایج یافته‌های این دانشمندان در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است و طی آن دانشمندان شرح داده‌اند که چگونه آمینواسیدها می‌توانند باعث پایدار شدن غشاها در محیط‌های نامطلوب شوند. آن‌ها همچنین نشان داده‌اند که چگونه بلوک‌های منفرد سازنده‌ی ساختارهای سلولی توانسته‌اند درون محیط‌های آبی در عصر باستانی زمین دوام بیاورند.

«روی بلک» از دانشگاه واشینگتن، می‌گوید: «سلول‌ها از ساختارهای بسیار متفاوتی ساخته شده‌اند که بلوک‌های سازنده‌ی آن‌ها نیز کاملاً متفاوت است و تا کنون مشخص نشده است که چرا می‌توانند به یکدیگر در اجرا کردن یک عملکرد کمک کنند. تنها فرضی که می‌توان در نظر گرفت این است که این سلول‌ها به هر صورت به نحوی به یکدیگر نزدیک می‌شوند.» بلک زمانی که به دانشگاه واشینگتن رفت در نظر داشت تا نحوه‌ی این کنار یکدیگر آمدن سلول‌ها را کشف کند. به همین دلیل با «سارا کلر» به‌عنوان پروفسور شیمی این دانشگاه تشکیل یک گروه دادند و تحقیقات خود را بر روی این موضوع متمرکز کردند.

این محققین نظریه دادند که ممکن است آمینواسیدها بتوانند به پایداری غشاها کمک کنند. آن‌ها از روش‌های آزمایشگاهی مختلفی مانند میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی و طیف‌سنجی برای بررسی صحت این نظریه استفاده کردند. برخی از آمینواسیدها باعث ایجاد تغییرات عمده در غشاها می‌شدند. «کیتلین کورنل» به‌عنوان دانشجوی دکتری دانشگاه واشینگتن، می‌گوید: «آمینواسیدها نه تنها از غشاها در برابر پاره شدن محافظت می‌کنند، بلکه ساختار آن‌ها را نیز مستحکم‌تر می‌کنند.» دانشمندان دریافتند که آمینواسیدها از طریق ایجاد تغییرات در غلظت غشاها به آن‌ها استحکام می‌بخشند. برخی از دانشمندان اینگونه نظریه‌پردازی کرده‌اند که سلول‌های اولیه‌ی دنیا درون محلولی شامل غلظت‌های کم و زیاد از آمینواسیدها تشکیل شده‌اند که با بخار شدن آب موجود در محلول، آب جدید باعث شستن بقایای محلول و شکل‌گیری سلول‌های جدید شده است.