برای فهمیدن اینکه زندگی چگونه بر روی زمین آغاز شده است، محققان باید جهان را هر آنگونه که آغاز شده دوباره طراحی کنند و یا حداقل باید ویژگی‌های بنیادی جهان نخستین را درک کنند. این هفته دانشمندان در این مسیر حرکت کردند و ترکیبی از مواد شیمیایی ساده‌تر از DNA را در کنار هم قرار دادند که باعث تولید مولکول‌های ساده‌ای شد. آن‌ها با این کار قدمی به سمت “زنده بودن” برداشته‌اند!
دانشمندانی که خاستگاه زندگی را مطالعه می‌کنند، بر این باورند که اولین مولکول خودهمانندساز در “دنیای RNA” زندگی می‌کرده است. فرضیه دنیای RNA می‌گوید که قبل از این که DNA ماده ژنتیک سلول‌ها شود این وظیفه بر عهده‌ی مولکول‌هایی بوده که اولاً می‌توانستند مانند خودشان را بسازند و ثانیاً خاصیت آنزیمی هم داشته‌اند. این شیوه زندگی بسیار ساده‌تر از زندگی کنونیست؛ چون هم‌اکنون دو وظیفه یادشده از هم جدا شده اند؛ DNA همانندسازی می‌کند در حالی که پروتئین هم خاصیت آنزیمی دارد.
همانندسازِ RNA
در پژوهشی تازه David Horning و Gerald Joyce هر دو از مؤسسه‌ی La Jolla در کالیفرنیا ترکیبی از RNA و آنزیمی به نام ریبوزیم در آب درست کردند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که ریبوزیم به قسمت‌هایی از مولکول RNA متصل شده و به آن اجازه می‌دهد به مونومرها متصل شود تا بتواند RNAهای جدید بسازد. ریبوزیم از معدود آنزیم‌های از جنس RNA است.
این اولین باریست که ماده‌ی ژنتیک با چیزی به غیر از آنزیم پروتئینی همانندسازی شده است و علاوه بر آن نشان داده شده است که ماده ژنتیک می‌تواند با RNA به تنهایی همانندسازی شود. این یافته بخشی دیگر ازفرضیه‌ی دنیای RNA را اثبات می‌کند.
ریبوزیم‌ها برای دهه‌های متوالی در بیوشیمی مورد استفاده قرار می‌گرفتند ولی در این آزمایش این دو محقق با استفاده از آن میلیون‌ها گونه را سنتز کردند و همراه با مولکول‌های RNA درون لوله‌ی آزمایشی قرار دادند. فقط ریبوزیم‌هایی که توان اتصال به مولکول‌های RNA را داشتند می‌توانستند سالم بمانند. در واقع آنچه اتفاق افتاده است همان پروسه‌ی انتخاب طبیعیست.
دلیل اینکه ماده به دست آمده در آزمایش، یک موجود کاملاً زنده نیست این است که ریبوزیم نه می‌تواند مانند خودش را بسازد و نه هیچ RNAای را که از خودش بزرگ‌تر است. ولی به هرحال آزمایش نشان داد که RNA به تنهایی قادر به ایجاد زندگی اولیه است حتی اگر این پلیمراز بهتر ساخته شود می‌تواند خودش را نیز همانندسازی کند. در واقع تنها قسمت گمشده‌ی پازل، مولکولیست که بتواند به RNA متصل شود!
دلیل اینکه این کار شبیه مورد DNA می باشد این است که RNA در این آزمایش از واحدهای ساختاری خود به نام نوکلئوتید ساخته می‌شود. آن‌ها در شکل با هم متفاوتند؛ DNA مارپیچ دورشته‌ای از بازهای آلی A, G, C و T است در حالی که RNA مولکولی تک‌رشته‌ای از A, G, C و U میباشد و الفبای این دو مولکول در یک حرف متفاوتند. همچنین گاهی مولکول RNA روی خودش تا می‌خورد که ریبوزیم آن را برطرف کرده و اتصال نوکلئوتیدها را برای ساخت RNAهای بیشتر ممکن می‌کند.
چرا DNA در آفریدن زندگی موفق‌تر است؟
دقیقاً چون این مولکول دورشته‌ای است برای حفظ اطلاعات بهتر است؛ برای مثال در این حالت باید در مقابل حرف A، حرفT قرار بگیرد و حروف دیگر قابل قبول نیستند ولی چون RNA تک‌رشته‌ای است این مزیت را ندارد. در آزمایش مذکور اولاً وقتی مدتی می‌‌گذرد ریبوزیم دیگر قادر به ادامه کار نیست و ثانیاً در همانندسازی RNAها دقت کافی اعمال نمی‌شود.
گذشته از این‌ها هنوز عده‌ای در این زمینه شک دارند. سال گذشته تحقیقاتی موازی، درباره‌ی امکان وجود مولکول‌های ساده‌ای که بتوانند با همکاری RNA شروعی جهشی از زندگی را نشان دهند انجام شد؛ مثلاً به جای آنزیم‌های پیچیده از آمینواسیدها استفاده شد.
Charles Carter از دانشگاه کالیفرنیای شمالی که بر روی یکی از پروژه‌های مذکور کار می‌کرد اظهار کرد که این آزمایش‌ها هیچ وقت نمی‌تواند همه چیز را به دانشمندان بگوید؛ چون مولکول‌های مورد استفاده کنونی هر چقدر هم که خوب طراحی شده باشند آن مولکول‌های شروع کننده‌ی حیات نیستند! آن‌ها محصول قرن ۲۱ هستند.
Horning، کارشان در این زمینه را به کارهای اولیه در فیزیک هسته‌ای تشبیه کرد:
برای زمانی قبل از این که آن‌ها بمب را بسازند، می‌دانستند که اگر اورانیم را غنی‌سازی کنند به منبعی از گرما دست می‌یابند و بعد از آن اگر فقط مقدار کمی ماده‌ی حساس در اختیار باشد آن ماده می‌تواند به واکنش‌ها ادامه دهد. مرحله بعدی در این زمینه هم همانگونه است. اگر RNA و آنزیم با یکدیگر ترکیب شوند مانند واکنش‌های زنجیره‌ای هسته‌ای به تولید RNA ادامه خواهند داد. سپس در مسیر تکامل RNA جای خود را به پروتئین داد و به همین علت امروزه پیدا آن RNA اولیه اینقدر مشکل شده است؛ دنیای RNA احتمالاً ۳ میلیارد سال پیش به حیات خود پایان داده است.
این تحقیق ۱۵ آگوست در National Academy of Science چاپ شده است.
منبع: LiveScience
