در رفتن چگونگی ایجاد حیات برای اولین بار در سیاره ما سوالی است که هنوز به طور کامل به آن پاسخ نداده ایم، اما علم به پاسخ به این سوال بزرگ نزدیک است و اکنون یک مطالعه جدید ساختار پروتئین ها را شناسایی کرده است. علت اصلی زندگی در سیاره ما.
به گزارش فرارو، برای پاسخ به این معمای بزرگ، تیم تحقیقاتی تصمیم گرفتند با این فرض شروع کنند که زندگی همانطور که می‌دانیم به جمع‌آوری و استفاده انرژی بستگی دارد. در روزهای اولیه زمین باستان، این انرژی معمولاً از آسمان، به شکل نور خورشید یا از اعماق زمین می آمد، زیرا گرما از طریق دریچه های گرمابی به کف اقیانوس باستانی نفوذ می کرد. در سطح مولکولی، این استفاده از انرژی، انتقال الکترون ها است، یک فرآیند شیمیایی اساسی که شامل حرکت الکترون ها از یک اتم یا مولکول به اتم دیگر است. انتقال الکترون در مرکز واکنش‌های اکسیداسیون (که واکنش‌های ردوکس نیز نامیده می‌شود) رخ می‌دهد که برای برخی از عملکردهای اساسی حیات ضروری هستند.
از آنجایی که فلزات بهترین جزء برای انتقال الکترون و یک مولکول پیچیده به نام پروتئین هستند که اکثر فرآیندهای بیولوژیکی را انجام می دهد، محققان تصمیم گرفتند این دو را ترکیب کنند تا پروتئین هایی را پیدا کنند که فلزات را به یکدیگر متصل می کند. یک رویکرد سیستماتیک و محاسباتی برای مقایسه پروتئین‌های فلزیاب مورد استفاده قرار گرفت، که تمام ویژگی‌های عمومی خاص منطبق را آشکار می‌کند – عملکرد پروتئین، صرف نظر از فلزی که به آن متصل است یا کدام ارگانیسم درگیر است.
جانا برومبرگ، میکروبیولوژیست در دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک در نیوجرسی، می گوید: «ما دریافتیم که هسته های متصل به فلزات پروتئین موجود در واقع یکسان هستند، اگرچه خود پروتئین ها یکسان نیستند. ما همچنین دریافتیم که این هسته‌های محصور شده با فلز دارای زیرساخت‌های تکرارپذیر مشابه بلوک‌های لگو هستند. با کمال تعجب، این بلوک ها در نواحی دیگر پروتئین، نه تنها در هسته های متصل به فلز، بلکه در بسیاری از پروتئین های دیگر نیز یافت می شوند. این چیزی بود که در مطالعات قبلی مورد توجه قرار نگرفت.
محققان پیشنهاد کرده‌اند که این ویژگی‌های مشترک ممکن است در اولین پروتئین‌ها وجود داشته باشند و عمل کنند، اما با گذشت زمان تغییر می‌کنند و به پروتئین‌هایی تبدیل می‌شوند که امروزه می‌بینیم، با این حال ساختار کلی خاص آنها باقی مانده است. تصور می‌شود که فلزات محلول در اقیانوس آرکئن، که هزاران میلیون سال پیش زمین را پوشانده‌اند، به انرژی ترکیبی الکترون‌های مورد نیاز برای انتقال انرژی و در عوض برای حیات بیولوژیکی کمک کرده‌اند.
برومبرگ می گوید: “مشاهدات ما نشان می دهد که بازسازی این ساختارهای کوچک ممکن است نشان دهنده یک یا چند اجداد مشترک باشد که پروتئین ها و عملکرد آنها را در طول زمان تکامل دادند و زندگی را به شکلی که امروز می شناسیم شکل دادند.” به طور خاص، این تیم قادر به شناسایی تکامل کلاس پروتئینی بود که ممکن است پروتئین‌هایی را که امروزه می‌شناسیم، درست مانند یک پروژه درخت خانوادگی مولکولی ایجاد کرده باشد.
این مطالعه همچنین به این نتیجه رسید که پپتیدهای بیولوژیکی عملکردی، نسخه های کوچکتر پروتئین، ممکن است از اولین پروتئین 3.8 میلیارد سال پیش سرچشمه گرفته باشند. همه اینها به درک ما از چگونگی شروع زندگی می افزاید. همچنین، هر تحلیلی از آغاز حیات روی زمین می‌تواند برای یافتن حیات در سیارات دیگر، جایی که حیات ممکن است در همان جهت‌های بیولوژیکی تکامل یافته باشد (یا قبلاً تکامل یافته باشد) مهم باشد.
برومبرگ می گوید: «ما اطلاعات کمی در مورد چگونگی پیدایش حیات در این سیاره داریم و کار ما توضیحی را ارائه می دهد که قبلاً در دسترس نبود. این توضیح همچنین می تواند به ما در یافتن حیات در سیارات دیگر و روی اجرام سیاره ای کمک کند. یافته‌های ما در مورد ساختارهای پروتئینی خاص نیز احتمالاً برای تلاش‌های زیست‌شناسی مصنوعی مفید است، زیرا هدف این دانشمندان توسعه پروتئین‌های فعال خاص برای اهداف دارویی و پزشکی است. این تحقیق در مجله رسمی می باشد پیشرفت علم منتشر شده است.
منبع: Sciencealert
ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو
