ჩვენთვის ცნობილი ყველა ცოცხალი ორგანიზმი ენერგიის მატარებელ ზუსტად ერთსა და იმავე მოლეკულას იყენებს, როგორც „უჯრედული საწვავის უნივერსალურ“ სახეს. ახალი კვლევის მიხედვით, უძველესმა ქიმიამ შეიძლება საბოლოოდ ახსნას, თუ როგორ გახდა ეს უმნიშვნელოვანესი მოლეკულა ატფ (ადენოზინტრიფოსფორმჟავა).
ატფ ორგანული მოლეკულაა, ავსებს ფოტოსინთეზი ან უჯრედული სუნთქვა (გზა, რომლითაც ორგანიზმი საკვებს შლის) და მას თითოეული უჯრედი იყენებს. ყოველდღიურად, ჩვენი სხეულის წონას ჩვენ ატფ-ში გადავამუშავებთ.
ზემოთ ჩამოთვლილ ორივე სისტემაში, რეაქციით, რომელსაც ფოსფორილირება ეწოდება, ფოსფატის მოლეკულა ემატება ადპ-ს (ადენოზინდიფოსფატი) და შედეგად მიიღება ატფ.
რეაქციები, რომლებიც ამავე ფოსფატებს გამოყოფენ (კიდევ ერთ პროცესში, სახელად ჰიდროლიზი), წარმოქმნის ქიმიურ ენერგიას, რომელსაც ჩვენი უჯრედები უთვალავი პროცესისთვის იყენებს, ტვინის სიგნალებიდან დაწყებული, მოძრაობითა და რეპროდუქციით დამთავრებული.
ბიოლოგიაში დიდი ხნის საიდუმლოს წარმოადგენდა და მრავალი კვლევის საგანი იყო ის, თუ როგორ მოიპოვა ატფ-მა მეტაბოლური დომინანტობა.
„ჩვენ მიერ მიღებული შედეგები მიუთითებს, რომ ატფ-ის, როგორც უჯრედის უნივერსალური ენერგიის „ვალუტის“ გამოჩენა „გაყინული ინციდენტის“ შედეგი კი არ არის, არამედ წარმოიშვა ფოსფორილირების მოლეკულების უნიკალური ურთიერთქმედებებით“, — განმარტავს ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის ევოლუციური ბიოქიმიკოსი ნიკ ლეინი.
ის ფაქტი, რომ ატფ-ს ყველა ცოცხალი არსება იყენებს, იმაზე მიუთითებს, რომ ის სიცოცხლის დასაწყისიდანვეა და იქამდეც კი არსებობდა, პრებიოტურ გარემოში, რომელიც წინ უსწრებდა ყველა ცოცხალ მატერიას.
თუმცა, მკვლევრები თავს იმტვრევდნენ, როგორ შეიძლება ყოფილიყო ასეთი შემთხვევა მაშინ, როდესაც ატფ-ს ასეთი რთული სტრუქტურა აქვს, რომელიც მოიცავს ექვს სხვადასხვა ფოსფორილირების რეაქციას და ძალიან ბევრ ენერგიას, რათა ის ნულიდან წარმოქმნას.
„არაფერია განსაკუთრებით გამორჩეული ატფ-ის მაღალენერგიულ (ფოსფორი) ბმებში“, — ამბობდა მაშინ კალიფორნიის უნივერსიტეტის ბიოქიმიკოსი სილვანა პინა.
მაგრამ ვინაიდან ატფ ასევე მონაწილეობს ჩვენი უჯრედების გენეტიკური ინფორმაციის აგებაში, მკვლევრები შენიშნავენ, რომ მთელ ამ გზაზე, ის ასევე შეიძლება გამოიყენებოდა ენერგიის მოხმარებაში.
პინა და მისი ჯგუფი ეჭვობს, რომ ფოსფორილირების რთულ პროცესში თავდაპირველად სხვა მოლეკულებიც უნდა ყოფილიყო ჩართული. ამიტომ, მათ დეტალურად შეისწავლეს ფოსფორილირების კიდევ ერთი მოლეკულა, AcP, რომელსაც დღემდე იყენებენ ბაქტერიები და არქეები ქიმიურ ნივთიერებათა მეტაბოლიზმში, მათ შორის ფოსფატს და თიოეთერი — ქიმიური ნივთიერება, რომელიც მკვლევართა აზრით, უხვად უნდა ყოფილიყო სიცოცხლის აღმოცენებისას.
რკინის იონების არსებობისას (Fe3+), AcP-ს შეუძლია წყალში მოახდინოს ადპ-ის ფოსფორილირება ატფ-ად. სხვა იონებისა და მინერალების მიერ წყალში ატფ-ის წარმოქმნის უნარის ტესტირებისას, მკვლევრებმა ეს ვერ გაიმეორეს სხვა შემცვლელი ლითონებით ან ფოსფოლირებადი მოლეკულებით.
„ფრიად მოულოდნელი იყო იმის აღმოჩენა, რომ ეს რეაქცია ასე შერჩევითია — ლითონის იონებში, ფოსფატ დონორსა და სუბსტრატში — მოლეკულებთან, რომლებსაც სიცოცხლე დღემდე იყენებს. ის ფაქტი, რომ ეს საუკეთესოდ ხდება წყალში, ზომიერ, სიცოცხლისთვის თავსებად გარემოში, ნამდვილად საკმაოდ მნიშვნელოვანია სიცოცხლის წარმოშობისთვის“, — ამბობს პინა.
ეს კი იმაზე მიუთითებს, რომ AcP-სთან, ენერგიის შემნახველი ეს რეაქციები შეიძლება წარიმართოს პრებიოტურ გარემოში, იქამდე, ვიდრე იქ ბიოლოგიური სიცოცხლე იქნებოდა და წარმოიშობოდა ატფ-ის ამჟამად თვითგამგრძელებელი ციკლი.
გარდა ამისა, მკვლევართა განმარტებით, ექსპერიმენტები მიუთითებს, რომ პრებიოტური ატფ-ის წარმოქმნა ყველაზე დიდი ალბათობით მოხდა მტკნარ წყალში, სადაც მაგალითად, ფოტოქიმიურ რეაქციებსა და ვულკანურ ამოფრქვევებს უნდა უზრუნველეყო ინგრედიენტთა შესაფერისი ნაზავი.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს არ გამორიცხავს მის ზღვაში წარმოქმნას, როგორც ავტორები აღნიშნავენ, მიუთითებს, რომ სიცოცხლის დაბადება შეიძლება მოითხოვდეს ძლიერ კავშირს ხმელეთთან.
„ჩვენი შედეგები გვთავაზობს, რომ ატფ ენერგიის უნივერსალურ „ვალუტად“ დამკვიდრდა პრებიოტურ, მონომენურ სამყაროში, წყალში მისი უჩვეულო ქიმიის საფუძველზე“, — წერენ მკვლევრები.
გარდა ამისა, ჰიდროთერმულ სისტემებში pH გრადიენტებმა შეიძლება წარმოქმნა ატფ-ისა და ადპ-ის არათანაბარი პროპორცია, რამაც ატფ-ს პატარა მოლეკულების პრებიოტურ გარემოში მუშაობის საშუალებაც კი მისცა.
„დროთა განმავლობაში, შესაფერისი კატალიზატორების გამოჩენასთან ერთად, ატფ-ს საბოლოოდ უნდა ჩაენაცვლებინა AcP, როგორც ყველგან გავრცელებული ფოსფატის დონორი და ხელი შეეწყო ამინომჟავებისა და ნუკლეოტიდების პოლიმერიზაციისთვის, რათა წარმოქმნილიყო რნმ, დნმ და ცილები“, — განმარტავს ლეინი.
კვლევა PLOS Biology-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
