اكتشف العلماء ماهية التفاعل الكيميائي الذي أدى إلى ظهور الحياة على الأرض

لعقود عديدة ، حير العلماء حول كيفية حدوث ذلككيف بدأت الحياة على الأرض. وعلى الرغم من حقيقة أن العديد من العمليات واضحة بالفعل ، لا توجد إجابة دقيقة لهذا السؤال حتى الآن. ومع ذلك ، يُعتقد أن التمثيل الغذائي ، أي القدرة على إنتاج تفاعل كيميائي وبالتالي استخراج الطاقة اللازمة للعمليات الداخلية التي تضمن الحياة ، أصبح على شفا الانتقال من الجماد إلى الحياة. لا شك أن الجزيء الذي أنتج التفاعل الأيضي لأول مرة كان بسيطًا ، لأنه نشأ من المكونات التي كانت موجودة في الماء. في الوقت نفسه ، كان رد الفعل نفسه فعالاً للغاية ، مما سمح له بإحداث تغييرات هائلة في البيئة. يبدو أن العلماء تمكنوا الآن من معرفة ماهية أول تفاعل أيضي ، وما الجزيء الذي أنتجه.

يُطلق على البروتين الذي ربما أدى إلى نشوء الحياة البيولوجية اسم Nickelback ، ولكن ليس بعد فرقة موسيقى الروك

كيف بدأت الحياة

وفقا للعلماء ، فإن الانتقال من البريبايوتيكحدثت الكيمياء ، أي الجزيئات غير الحية التي تسبق الحياة ، للأنظمة البيولوجية منذ 3.5 إلى 3.8 مليار سنة. قلنا سابقًا أن أقدم أشكال الحياة على الأرجح نشأت نتيجة تفاعل المعادن والبروتينات.

الآن فريق من العلماء من جامعة روتجرز واكتشفت كلية مدينة نيويورك في الولايات المتحدة بروتينًا يبدو أنه أعطى قوة دفع لظهور الحياة. إنه ببتيد بسيط يسمى نيكلباك. نقول على الفور أن الاسم لا علاقة له بفرقة الروك الكندية Nickelback ، ولكنه يعكس فقط بنية البروتين.

رسم تخطيطي لبروتين نيكل باك يحتوي على ذرتين من النيتروجين (أزرق) وذرتين من النيكل

يتكون الببتيد من الأحماض الأمينية ، وكذلك زوج من الذراتالنيتروجين ، والتي ترتبط بذرات النيكل. يمكن أن يكون Nickelback هو أول من ينتج تفاعلًا أيضيًا ، ونتيجة لذلك ، أصبح في الواقع عنصرًا انتقاليًا من غير حي إلى حي. بعد ذلك ، أدى تطور الهياكل البروتينية إلى ظهور الحياة بالمعنى المعتاد للكلمة بالنسبة لنا.

ما هو أول بروتين "حي"

لمعرفة ما هو أول بروتين تم إعطاؤهبداية الحياة على الأرض ، بدأ الباحثون عملهم من خلال دراسة البروتينات الحديثة التي تعيد إنتاج عمليات التمثيل الغذائي. ومع ذلك ، كانت البروتينات القديمة أبسط بكثير من البروتينات الحديثة ، لذلك تم تقسيمها إلى مكونات منفصلة.

نتيجة للعديد من التجارب العلماءوجد أن النيكل باك هو مرشح مثالي لدور البروتين الأول في عملية التمثيل الغذائي. نظرًا لأنه بسيط للغاية ، فقد يكون قد نشأ في ظل الظروف التي كانت موجودة على الأرض منذ 3.8 مليار سنة. في نفس الوقت ، يمكن للنيكل باك أن يأخذ الطاقة من البيئة.

النيكل هو المعدن الذي ربما زود البروتينات القديمة بعملية التمثيل الغذائي

يحتوي البروتين على 13 من الأحماض الأمينية الأساسيةيشار إليها عادة باسم "لبنات" الحياة. في هذه الحالة ، يمكن لذرتين من النيكل ضمان نشاط مجموعة الحديد والنيكل في إنزيم الهيدروجين (NiFe). إنزيمات الهيدروجين هي إنزيمات تحفز الأكسدة العكسية للهيدروجين الجزيئي. تم العثور على هيدروجينازات في البكتيريا والعتائق وبعض حقيقيات النوى. بالإضافة إلى ذلك ، كفل النيكل نشاط كتلة النيكل والنيكل في سينسيز أسيتيل- CoA. لا تزال هذه الجزيئات تلعب دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي حتى يومنا هذا.

ببساطة ، كانت ذرات النيكل هي التي قدمتالببتيد عن طريق تفاعل كيميائي أتاح استخلاص الطاقة من الهيدروجين ، والذي كان في ذلك الوقت مصدرًا رئيسيًا للطاقة. كان الفريق قادرًا على تكرار كل هذه العمليات في المختبر ، والتي أبلغوا عنها في مجلة Science Advances. وبالتالي ، ترتبط نتائج هذه الدراسة بالدراسة المذكورة أعلاه ، حيث قيل أن المعادن والبروتينات توفر أساس الحياة.

كان النيكل موجودًا بكثرة على الأرض منذ 3.8 مليار سنة

يجب أن يقال أن النيكل كان شائعًاالمعادن في المحيطات القديمة للأرض. وإذا لعب دورًا رئيسيًا في نشأة الحياة على كوكبنا ، فمن المحتمل جدًا أنه يمكنه تكوين الحياة على كواكب أخرى لم تتطور بعد. بالمناسبة ، تطور البكتيريا الأولى إلى حياة متقدمة حدث بمحض الصدفة. من الناحية النظرية ، يمكن أن تظل الحياة على الأرض حتى يومنا هذا في شكل بكتيريا بسيطة.

ستجد المزيد من المواد المثيرة من مجال العلوم والتقنيات العالية على قناة YANDEX.ZEN الخاصة بنا. انقر الآن واشترك حتى لا تخسر.

بالطبع ، أساس الحياة ليس فقطالتمثيل الغذائي ، ولكن أيضًا الشكلين الرئيسيين للشفرة الجينية ، جزيئات DNA و RNA. يقترح العلماء أنها يمكن أن توجد على الأرض حتى قبل ظهور الحياة. من الممكن تمامًا أن يكون الحمض النووي الريبي (RNA) قد تم إحضاره إلى كوكبنا بواسطة النيازك ، أو بالأحرى مكوناتها. منذ وقت ليس ببعيد ، تم العثور على دليل غير مباشر على ذلك.