დაახლოებით ოთხი მილიარდი წლის წინ, პირველყოფილ დედამიწაზე რომელიღაც მოლეკულები სპონტანურად შეერწყა ერთმანეთს და ასე წარმოქმნეს სიცოცხლე. როგორც იქნა, ეს პროცესი მეცნიერებმა ლაბორატორიაში გაიმეორეს.
ჩვენი ახალშობილი პლანეტის სავარაუდო გარემო პირობების ლაბორატორიაში გამეორებისას, ქიმიკოსებმა გააერთიანეს რნმ და ამინომჟავები — გადამწყვეტი პირველი ნაბიჯი, რამაც საბოლოოდ გამოიწვია ცოცხალი ორგანიზმების გამრავლება და მაშინ აღმოცენებული სიცოცხლე დღემდე გრძელდება.
ამ ექსპერიმენტულმა სამუშაომ შეიძლება მნიშვნელოვანი მინიშნებები მოგვცეს ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ურთიერთკავშირის წარმოშობის შესახებ — კავშირისა, რომელიც ნუკლეინის მჟავებსა და ცილებს შორის არსებობს.
„ცილების სინთეზისთვის, სიცოცხლე დღეს იყენებს უაღრესად კომპლექსურ მოლეკულურ აპარატს — რიბოსომას. ამ აპარატს სჭირდება ინფორმაციულ რნმ-ში ჩაწერილი ქიმიური ინსტრუქციები, რომლებსაც უჯრედის დნმ-დან გენის თანმიმდევრობა რიბოსომაში გადააქვს. ამის შემდეგ, რიბოსომა, ქარხნის საწარმოო ხაზის მსგავსად, კითხულობს რნმ-ს და ერთმანეთს აკავშირებს ამინიომჟავებს, ერთიმეორის მიყოლებით და ასე წარმოქმნის ცილას“, — განმარტავს ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის ქიმიკოსი მეთიუ პოუნერი.
მისი განცხადებით,მათ მიაღწიეს ამ კომპლექსური პროცესის პირველ ნაწილს — წყალში, ნეიტრალურ pH-ზე ძალიან მარტივი ქიმიის გამოყენებით, ამინომჟავები რნმ-ს დაუკავშირეს. ეს ქიმია სპონტანურია, შერჩევითი და შეიძლება ადრეულ დედამიწაზე ხდებოდა.
მართალია, ვიცით, რომ სიცოცხლე პირველყოფილი დედამიწის წებოვან ტალახებში აღმოცენდა და ასე ვართ დღეს ჩვენ აქ — მაგრამ მეცნიერებმა დაზუსტებით არ იციან, როგორ მოხდა ეს პროცესი. აზროვნების ერთი მზარდი სკოლა ფსონს რნმ-ზე დებს, როგორც თვითგამრავლებად ნუკლეინის მჟავაზე, რომელიც თავისი ოსტატობის წყალობით მექანიკურ სამუშაოებსაც ასრულებს და შეუძლია სხვა ქიმიური რეაქციების კატალიზება. ამას რნმ სამყაროს ჰიპოთეზას უწოდებენ.
ცილებს თვითგამრავლება არ შეუძლიათ; ამინომჟავების ზუსტი თანმიმდევრობის ინსტრუქციები ჩაშიფრულია ნუკლეინის მჟავების თანმიმდევრობებში, ისეთში, როგორიცაა რნმ.
მიუხედავად იმისა, რომ ცილები აუცილებელ როლს ასრულებენ მრავალ ბიოლოგიურ პროცესში, ნუკლეინის მჟავის მოლეკულები უზრუნველყოფენ გადამწყვეტ ჩარჩოს მათი წარმოებისთვის. ეს იმას ნიშნავს, რომ ამ ორ მოლეკულურ ნაერთს უნდა დასჭირვებოდა გაერთიანების გზის პოვნა ადრეული დედამიწის სველ, ორთქლიან გარემოში.
„სიცოცხლე დამოკიდებულია ცილების სინთეზირების უნარზე — ცილა სიცოცხლის მთავარი ფუნქციური მოლეკულაა. ცილების სინთეზის წარმოშობის დადგენა ფუნდამენტურია თავად სიცოცხლის წარმომავლობის გასარკვევად. ჩვენი კვლევა ამ მიზნისკენ გადადგმული დიდი ნაბიჯია, რომელიც აჩვენებს, როგორ შეიძლება რნმ-ს ამ პროცესის კონტროლი დაეწყო“, — ამბობს პოუნერი.
მეცნიერებს ამინოჟავებისა და რნმ-ის ბუნებრივი გაერთიანების გამეორების მრავალი მცდელობა ჰქონდათ. ეს პროცესი მოითხოვს მაღალენერგიულ მედიატორს და როგორც წინა კვლევებმა აჩვენა, ზოგიერთი ძლიერ რეაქტიული მოლეკულაა ამ მიზნისთვის არ გამოდგება, რადგან ისინი წყალში იშლებიან, რაც განაპირობებს იმას, რომ ამინომჟავები ერთმანეთთან იწყებენ რეაქციას და არა რნმ-სთან.
ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის ჯგუფმა ქიმიკოს ჯიოტი სინგჰის ხელმძღვანელობით, მინიშნებები ბიოლოგიიდან აიღო. მედიატორის სახით მათ გამოიყენეს თიოეთერი — მაღლალენერგიული, ძლიერ რეაქტიული ნაერთი, რომელიც შეიცავს ნახშირბადს, ჟანგბადს, წყალბადსა და გოგირდს — ოთხს იმ ექვსი ელემენტიდან, რომლებიც სიცოცხლისთვის გადამწყვეტად მიიჩნევა.
თიოეთერები მთავარი შუამავლის როლს ასრულებენ ზოგიერთ ბიოლოგიურ პროცესში; მიჩნეულია, რომ ისინი უხვად იყო „პირველყოფილ ორგანულ სოუსში“. ზოგიერთი მეცნიერის აზრით, მათი პროლიფერაცია წინ უსწრებდა რნმ სამყაროს და ამას თიოეთერის სამყაროს ჰიპოთეზას უწოდებენ.
მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ მათ მიერ სიმულირებულ ორგანულ სოუსში, თიოეთერმა უზრუნველყო ის საჭირო გარე ენერგია, რომლებმაც ამინომჟავას რნმ-სთან დაკავშირების საშუალება მისცა — ძლიერ მნიშვნელოვანი გარღვევა, რომელიც ამ ორ ჰიპოთეზას სუფთად აერთიანებს.
„ჩვენი კვლევა აერთიანებს სიცოცხლის წარმოშობის ორ წამყვან თეორიას — რნმ სამყაროს, რომლის თანახმადაც ფუნდამენტურია თვითგამრავლებადი რნმ და თიოეთერის სამყაროს, რომელშიც თიოეთერი ენერგიის წყაროა სიცოცხლის ყველაზე ადრეული ფორმებისთვის“, — ამბობს პოუნერი.
აუცილებლად უნდა აღინიშნოს, რომ ჩვენ ჯერ კიდევ შორს ვართ სიცოცხლის წარმოშობის დეტალური, სრულყოფილი გაგებისგან. ახალი კვლევა აჩვენებს, რომ შესაძლებელია, ეს ნაერთები გაერთიანებულიყო მაღალენერგიული მედიატორის საშუალებით; შემდეგი ნაბიჯი იმის დადგენაა, დაუკავშირდება თუ არა რნმ უპირატესად კონკრეტულ ამინომჟავებს, რაც ხელს შეუწყობდა გენეტიკური კოდის გაჩენას.
„წარმოიდგინეთ დღე, როდესაც ქიმიკოსები შეძლებენ აიღონ მარტივი, პატარა მოლეკულები, რომლებიც შედგება ნახშირბადის, აზოტის, წყალბადის, ჟანგბადისა და გოგირდის ატომებისგან და ამ ლეგოს ნაწილებისგან შექმნიან მოლეკულებს, რომლებსაც თვითგამრავლება შეეძლებათ. ეს იქნება მონუმენტური ნაბიჯი სიცოცხლის წარმოშობის საკითხის გადაჭრისკენ“, — ამბობს სინგჰი.
მისი განცხადებით, მათ კვლევას ახლოს მივყავართ ამ მიზანთან, რადგან აჩვენებს, როგორ შეიძლებოდა წარმოექმნა ორ პირველყოფილ ქიმიურ ლეგოს (აქტივირებულ ამინომჟავებსა და რნმ-ს) პეპტიდები — ამინომჟავების მოკლე ჯაჭვები, რომლებიც გადამწყვეტია სიცოცხლისთვის.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ucl.ac.uk-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
