زندگی روی زمین با چیزی بیش از RNA شروع شده: احتمالا DNA و RNA همزمان در روی زمین تشکیل شده اند - وبلاگ بهروز

به گزارش وبلاگ بهروز، یافتن چگونگی پیدایش حیات بر روی زمین همواره دانشمندان را مجذوب خود نموده است، اما کشف رازهای میلیارد ها سال پیش آسان نیست. اکنون، شواهدی برای یک فرضیه نسبتاً نو از چگونگی شروع زندگی در حال افزایش است: حیات با ترکیب بسیار دقیق از RNA و DNA شروع شده است.

RNA و DNA هر دو ترکیب های ژنتیکی حیات زیستی هستند. به صورت خلاصه DNA به عنوان یک طرح ژنتیکی عمل می نماید و RNA به عنوان یک نقشه خوان یا رمزگشا کارکرد دارد. برای مدت طولانی، تصور می شد که ابتدا RNA در زمین ایجاد شده و DNA بعداً تکامل یافته است. اما شواهد در حال افزایش نشان می دهد که این دو ممکن است همزمان پدیدار شده باشند و هر دو در شروع حیات در این سیاره نقش داشته باشند.

یک پژوهش در سال 2021 ایده تبدیل ترکیب ساده دی آمیدوفسفات (DAP) - که ممکن است ترکیب پیش حیات روی زمین باشد - به بلوک های سازنده DNA به نام دئوکسی نوکلئوزید ها را شرح داده است.

رامانارایانان کریشنامورتی -شیمی دانی از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس در کالیفرنیا- در ژانویه 2021 گفت: این یافته گام مهمی به سوی توسعه یک مدل شیمیایی دقیق از چگونگی پیدایش اولین اشکال حیات در زمین است.

این یافته ها به این ایده اعتبار می بخشد که DNA و RNA با هم از واکنش های شیمیایی مشابهی در شروع حیات در سیاره ما ایجاد شده اند، و اینکه اولین مولکول های خود-تکثیر شونده می توانند ترکیبی از هر دو اسید نوکلئیک باشند - نه فقط RNA. فرضیه ای که تا حالا مطرح بود، موسوم به دنیای RNA بود و طبق آن پیشنهاد شده بود که ابتدا RNA ایجاد شده و بعد DNA.

یکی از مسائل مهم در خصوص این ایده که RNA به تنهایی باعث پیدایش حیات بر روی زمین شده این است که چگونه RNA قادر به انجام فرآیند همانندسازی شده است - RNA معمولاً برای تکثیر شدن به آنزیم هایی احتیاج دارد که پس از پیدایش RNA تکامل یافته است.

با توجه به آنچه تا به امروز می دانیم، به نظر می رسد که RNA بایستی از نوعی یاری برخوردار می شده تا بتواند شروعگر حیات باشد. آخرین آزمایش ها نشان می دهد که DNA همین یاری بوده و رشته های مولکولی کایمریک ایجاد نموده که می توانند راحت تر از RNA از هم جدا شوند.

مجموعه ای از آزمایش های آزمایشگاهی که به وسیله محققان انجام شد، اتفاقاتی را که ممکن است قبل از شروع حیات روی زمین رخ داده باشد، شبیه سازی کردند و نشان دادند که چگونه DAP می توانست DNA را مشابه همان روشی که RNA ایجاد شده، ایجاد کند.

پژوهشگران متوجه شدند که استفاده از DAP برای واکنش با دئوکسی نوکلئوزید ها زمانی بهتر عمل می نماید که دئوکسی نوکلئوزید ها همگی یکسان نباشند اما در عوض ترکیبی از اجزای مختلف DNA مانند A و T یا G و C مانند DNA واقعی باشند.

با توجه به اینکه مقدمات بیوشیمایی حیات در روی زمین، میلیارد ها سال پیش رخ داده، ممکن است هرگز نتوانیم مطمئن شویم که آیا DNA به RNA یاری نموده است تا اولین اشکال حیات را در سیاره ما تشکیل دهد، اما درک ما از این فرآیند ها همچنان در حال توسعه است.

این تحقیق فقط از نظر درک چگونگی ارتباط آن با منشأء حیات سودمند نبوده و فراتز از این بینش در رابطه RNA-DNA می تواند کاربرد های زیادی در شیمی و زیست شناسی مدرن داشته باشد.

اکنون که ما بهتر می دانیم چگونه شیمی اولیه محیط زمین می توانست اولین RNA و DNA را بسازد، می توانیم از آن بر روی ترکیبی از بلوک های سازنده ریبونوکلئوزید و دئوکسی نوکلئوزید استفاده کنیم تا ببینیم چه مولکول های کایمریکی تشکیل می شوند و اینکه آیا آنها می توانند خود تکرار شوند و تکامل یابند.

این تحقیق در Angewandte Chemie منتشر شد.