القاهرة: الأمير كمال فرج.

كيف تجمعت اللبنات الأساسية للحياة لتُطلق الكائنات الحية الأولى؟ هذا السؤال هو أحد أقدم الأسئلة في علم الأحياء، وقد حصل العلماء للتو على دليل رئيسي.

في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature، أعلن فريق من علماء الأحياء أنهم أظهروا كيف يمكن لجزيئات RNA والأحماض الأمينية أن تتحد، من خلال تفاعلات عشوائية بحتة، لتشكل البروتينات. وتُعد البروتينات الجزيئات التي لا تكل، فهي ضرورية لأداء جميع وظائف الخلية تقريباً.

لا تتكاثر البروتينات بنفسها، بل تُصنع داخل آلة جزيئية معقدة في الخلية تسمى "الريبوسوم"، بناءً على التعليمات التي يحملها جزيء RNA. وهذا يقودنا إلى مشكلة "البيضة والدجاجة": فالخلايا لا يمكن أن توجد بدون البروتينات، ولكن البروتينات تُصنع داخل الخلايا. الآن، لدينا لمحة عن كيفية تشكل البروتينات قبل وجود هذه المصانع البيولوجية، مما يُكمل قطعة رئيسية من هذا اللغز.

الكيمياء التي سبقت الحياة

قال ماثيو باور، الكيميائي في جامعة لندن والمؤلف المشارك للدراسة، في بيان حول العمل: "لقد حققنا الجزء الأول من هذه العملية المعقدة، باستخدام كيمياء بسيطة للغاية في الماء عند درجة حموضة محايدة، لربط الأحماض الأمينية بـ RNA". وأضاف: "الكيمياء عفوية، انتقائية، وكان من الممكن أن تحدث على الأرض المبكرة".

وأشار إلى أن النتائج تُظهر كيف أن "RNA ربما بدأ في التحكم في تخليق البروتين لأول مرة".

الأحماض الأمينية موجودة منذ فترة أطول بكثير من وجود الحياة على كوكبنا. حتى أننا وجدنا أحماضاً أمينية، بالإضافة إلى جميع المكونات الخمسة الرئيسية للحمض النووي DNA و RNA، على عينات من الكويكبات التي جُلبت مباشرة من الفضاء الخارجي.

الشيء الغريب في الأحماض الأمينية هو أنها لا ترتبط بسهولة؛ يجب أن يبدأ شيء ما التفاعل الكيميائي الذي يسمح بوجود الحياة كما نعرفها.

للكشف عن هذا الشيء، ركز الباحثون على جزيء تفاعلي يُسمى البانتيثين pantetheine، المعروف بالفعل بدوره الحيوي في عملية الأيض. وفي دراسة سابقة، وجد الباحثون أن هذه المركبات كانت على الأرجح وفيرة في البحيرات على الأرض المبكرة.

عندما قاموا بخلط البانتيثين والأحماض الأمينية معًا في الماء، وجد الفريق أن الأحماض الأمينية تتفاعل مع المركب لتكوين مادة كيميائية أخرى تسمى أمينوأسيل-ثيول aminoacyl-thiol. وأظهروا كذلك أن هذا الثيول يتحد مع جزيئات RNA العائمة بحرية في الماء، عند درجة حموضة محايدة، لبدء تفاعل ينقل الأحماض الأمينية إلى RNA، ويربطها معًا.

صرح باور لصحيفة  Washington Post: "في سيناريو يكون لديك فيه أحماض أمينية، و RNA، وإذا كان لديك ثيولات (جزيئات كبريت)، أعتقد أن هذا النوع من العمليات لا مفر منه تقريباً".

حدود النظرية

الجانب السلبي هو أنه على حد علمنا، فإن البانتيثين الضروري لحدوث كل هذا لم يكن موجودًا بتركيزات عالية بما يكفي في محيطات الأرض البدائية، حيث يعتقد العديد من العلماء أن الحياة ربما نشأت. كان يمكن أن يوجد فقط في المسطحات المائية العذبة الأصغر، حيث يكون أقل تخفيفًا.

حذر نيك لين، الكيميائي المتخصص في أصل الحياة من جامعة لندن، والذي لم يشارك في الدراسة، لمجلة Science  من أن سلاسل الأحماض الأمينية التي تُنتج عشوائية وفوضوية، على عكس الترتيبات المنظمة التي ينتجها الريبوسوم.

وقال للمجلة: "إنهم لم يحلوا هذه المشكلة بعد".

ولكن، إذا أتحنا لهذه المواد الكيميائية مليارات السنين لتتفاعل، فإن أي شيء يمكن أن يحدث.