خبر کامل
کشف سرنخ‌های شیمیایی جدید از منشأ حیات با نقش کلیدی قند ریبوز
کشف سرنخ‌های جدید از منشأ حیات: نقش کلیدی ریبوز در تشکیل RNA
دانشمندان مؤسسه پژوهشی اسکریپس در یک پیشرفت علمی چشمگیر، سرنخ‌های شیمیایی مهمی را درباره منشأ مولکولی حیات روی زمین کشف کرده‌اند. این پژوهش نشان می‌دهد که چرا قند پنج‌کربنه‌ای به نام ریبوز، که امروزه جزء اصلی ساختار RNA است، احتمالاً انتخاب طبیعی برای آغاز شکل‌گیری حیات بوده است. این یافته‌ها که در مجله معتبر Angewandte Chemie منتشر شده‌اند، به درک عمیق‌تری از فرآیندهای شیمیایی دوران پیشازیستی کمک می‌کنند.
اهمیت فسفریلاسیون و نقش ریبوز
RNA و DNA، مولکول‌های حیاتی حامل اطلاعات ژنتیکی، از واحدهای سازنده‌ای به نام نوکلئوتید تشکیل شده‌اند. هر نوکلئوتید شامل یک قند (ریبوز یا دئوکسی‌ریبوز)، یک گروه فسفات و یک باز نیتروژنی (مانند A، C، G، U) است. تیم تحقیقاتی به رهبری رامانارایانان کریشنامورتی، استاد شیمی در اسکریپس، بر مرحله حیاتی فسفریلاسیون تمرکز کرده است؛ فرآیندی که در آن قند به گروه فسفات متصل می‌شود. این واکنش بنیادی برای ساختار، عملکرد و سوخت‌وساز سلولی ضروری است.
پژوهشگران پیش از این می‌دانستند که ریبوز می‌تواند با کمک مولکول دهنده فسفات دی‌آمیدوفوسفات (DAP) فسفریله شود. در این مطالعه جدید، آنها به بررسی این موضوع پرداختند که آیا قندهای مشابهی مانند آریبینوز، لیکسوز و زایلوز نیز قادر به انجام چنین واکنشی هستند و آیا ریبوز ویژگی منحصربه‌فردی در این زمینه دارد یا خیر.
آزمایش مقایسه‌ای و نتایج شگفت‌انگیز
دانشمندان در این تحقیق، چهار قند با ساختار شیمیایی یکسان اما آرایش فضایی متفاوت را با DAP در شرایط کنترل‌شده ترکیب کردند. آنها سپس سرعت و بهره‌وری واکنش فسفریلاسیون را اندازه‌گیری کرده و با استفاده از طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR)، محصولات واکنش‌ها را به‌دقت تحلیل کردند.
- سرعت واکنش: نتایج نشان داد که DAP قادر به فسفریله کردن هر چهار قند بود، اما ریبوز با اختلاف قابل‌توجهی سریع‌تر از سایر قندها واکنش داد.
- ساختار نهایی: نکته جالب‌تر این بود که تنها در واکنش ریبوز، ساختار نهایی به شکل حلقه‌های پنج‌ضلعی (۵ عضوی) شکل گرفت که دقیقاً همان ساختاری است که امروزه در RNA و DNA مشاهده می‌شود. در مقابل، سایر قندها مخلوطی از حلقه‌های پنج‌ضلعی و شش‌ضلعی تولید کردند.
کریشنامورتی در این باره می‌گوید: «این تفاوت مهمی است. ریبوز نه‌تنها سریع‌تر واکنش می‌دهد، بلکه بیشتر تمایل دارد ساختاری بسازد که مناسب برای تشکیل نوکلئوتید و در نهایت RNA است.»
انتخاب طبیعی در محیط آزمایشگاه
در یک آزمایش دیگر، پژوهشگران چهار قند را به‌طور هم‌زمان در یک محلول قرار داده و DAP را به آن افزودند. نتیجه این آزمایش شگفت‌آور بود: DAP به‌طور انتخابی ریبوز را فسفریله کرد و مقدار قابل‌توجهی از آن به شکلی درآمد که می‌تواند در گام بعدی با یک باز نیتروژنی پیوند برقرار کرده و یک نوکلئوتید تشکیل دهد. این در حالی بود که سایر قندها در مرحله‌ای میانی متوقف شده و واکنششان ناقص ماند.
کریشنامورتی می‌افزاید: «با این نتایج به دو دستاورد هم‌زمان رسیدیم: اول اینکه ریبوز به‌طور انتخابی از میان قندهای دیگر واکنش می‌دهد، و دوم اینکه محصول این واکنش شکلی دارد که مناسب تشکیل RNA است. این یک امتیاز بزرگ بود که انتظارش را نداشتیم.»
با وجود این یافته‌های ارزشمند، دانشمندان تأکید می‌کنند که کشف چنین واکنش‌هایی لزوماً به این معنا نیست که همین مسیر دقیقاً منجر به شکل‌گیری حیات شده است. هدف اصلی آنها درک بهتر فرآیندهای شیمیایی احتمالی در دوران پیشازیستی است.
کریشنامورتی می‌گوید: «ما نمی‌گوییم این دقیقاً همان واکنشی بوده که RNA را پدید آورد، چون تا رسیدن به RNA راه درازی هست، اما این مسیر بسیار امیدوارکننده است.»
گام‌های بعدی پژوهش
در ادامه این تیم قصد دارد آزمایش‌هایی را درون ساختارهای اولیه سلولی موسوم به پروتوسل انجام دهد تا بررسی کند آیا ریبوز در آن محیط نیز به‌طور انتخابی تجمع می‌یابد و می‌تواند نوکلئوتید تولید کند یا خیر. هدف نهایی این است که ببینند آیا این واکنش‌ها می‌توانند موجب رشد و تقسیم پروتوسل‌ها شوند که اساس پیدایش زندگی سلولی را تشکیل می‌دهد.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۶:۴۹ - ۱۴۰۴/۰۵/۰۸