რისგან დაიწყო გამრავლება დედამიწაზე

Science

თვითწარმოებადი მემბრანული ვეზიკულები ახალი მემბრანის ასაშენებლად საჭირო მასალების დამატების წინ (მარცნივ) და შემდეგ (მარჯვნივ); თეთრი ისრებით ნაჩვენებია ვეზიკულები დაყოფის პროცესში. (კვლევების ავტორების ფოტო)

მკვლევარებმა მოახდინეს მოლეკულური პროცესის მოდელირება, რომლის მეშვეობითაც შეიძლებოდა განვითარებულიყვნენ პირველი პროტოუჯრედები პლანეტაზე.

სიცოცხლეს, რომელიც წარმოიშვა დედამიწაზე, პირველ რიგში უნდა ესწავლა თავისივე თავის წარმოება. რისგანაც არ უნდა ყოფილიყო შემდგარი და როგორც არ უნდა გემოიყურებოდეს პროტოუჯრედები, მათ უნდა ჰქონოდან ინფორმაცია თავის თავზე, რომელსაც გადასცემდნენ შთამომავლებს (გენოტიპი). როგორ წყვეტდნენ ამ ამოცანას პირველი ორგანიზმები  — ეს ბიოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი გამოცანაა.

იმისთვის, რომ გავიგოთ, როგორ წარმოიშვა პლანეტაზე სიცოცხლე, მკვლევარები ცდილობენ ლაბორატორიაში მსგავსი პროცესების წარმოქმნას. აქამდე თვითწარმოებადი მოლეკულურ-ბიოლოგიური სტრუქტურის მიღება, რომელსაც ექნებოდა მემკვიდრეობით ინფორმაცია არავის გამოსდიოდა. ხოლო  ტოკიოს უნივერსიტეტის (იაპონია) მეცნიერები მოულოდნელად ძალაინ წინ წაიწიეს ამ მიმართულებით.

მათ მიერ შექმნილი პროტოუჯრედები შედგება დნმ-ისგან — რომელიც მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მატარებელია — და ცილინდრებისაგან, რომლებიც წარმოქმნიან მემბრანას — საზღვარს, რომელიც აცალკევებს ორგანიზმს გარე სამყაროსაგან. მეცნიერების იდეა შემდეგში მდგომარეობდა: დნმ-ი და ლიპიდური მემბრანა იყვნენ სხვადასხვა მუხტის მატარებელნი, ამიტომ დნმ-ი ეკრობა მემბრანას. წარმოიქმნება ბუშტულა, რომლის შიგნითაც კედლებზე იყო მემკვიდრეობითი მოლეკულები: ეს ძალიან გავს პირველ ორგანიზმს დედამიწაზე. მაგრამ დამაგრებული დნმ-ის გარდა, პროტოუჯრედების შიგნით ასევე იყო კომპონენტები პოლიმერასას ჯაჭვური რეაქციისთვის. ეს რეაქცია ახლა თითქმის ყველგან გამოიყენება, ფუნდამენტური კვლევებიდან დაწყებული ყოველდღიური კლინიკური პრაქტიქით დამთავრებული. ზემოთნახსენები რეაქცია იძლევა საშუალებას მარტივად და სწრაფად “დაიყოს” გენეტიკური მასალა: დნმ-ის დედობრივი მოლეკულის საფუძველზე, სპეციალური ცილა-ფერმენტის დახმარებით მრავლდება შვილობილი იდენტური მოლეკულები.

პოლიმერასას ჯაჭვურმა რეაქცამ ვეზიკულებში, რომლებიც მიიღეს იაპონელმა მეცნიერებმა, გამოიწვია ახალი დნმ-ის კოპიების დიდი რაოდენობით წარმოქმნა, რომლებიც ასევე მიეკვრნენ მემბრანას კედელს. ამის შემდეგ მკვლევარები ამატებდნენ ლიპიდებს, რომლებიც ირეოდნენ საწყისი ვეზიკულების მემბრანაში. ახალი ცხიმოვანი მოლეკულები “იკრიბებოდნენ” ახლადსინთეზირებული მოლეკულის დნმ-თან და საბოლოოდ ახდენდნენ ახალი ბუშტუკის ფორმირებას, რომელიც წყდებოდა შვილობილ პროტოუჯრედს. ექსპერიმენტების შედეგები მეცნიერებმა წარმოადგინეს ჟურნალ Nature Chemistry-ში.

თეორიულად მემბრანულ ბუშტუკებს გამრავლება დნმ-ის გარეშეც შეეძლოთ, მაგრამ პრაქტიკაში ამას ძალიან ნელა აკეთებდნენ. შესაძლოა, თავდაპირველად ყველაფერი სწორედ ასეც ხდებოდა, მაგრამ გარკვეულ მომენტში უძველესი მემბრანულმა ბუშტუკებმა მიიღეს დნმ-ი. ამან ერთი-ორად დააჩქარა პროცესი და ამიტომ ვეზიკულებმა მიიღეს ევოლუციური წინსწრება.

როგორც მეცნიერები ამბობენ, სწორედ ასეთი იყო პლანეტაზე ევოლუციის პირველი ნაბიჯები, ქიმიური ევოლუციის ბიოლოგიურ ევოლუციად გადაქცევა. წარმოდგენილ ექსპერიმენტებს შეიძლება ჰქონდეთ არა მხოლოდ ზოგადად თეორიული მნიშნვნელობა, არამედ საკმაოდ პრაქტიკულიც — მაგალითად, სინთეტიკური ორგანიზმების შექმნა წინასწარ განსაზღვრული თვისებებით.

გამოყენებულია NewScientist-ის მასალები.

 

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.