تطور نظام تشغيل الحياة

المُلخص: تطوُّر الريبوسوم, أكبر تركيبٍ جزيئيٍّ عُثِر عليه في خلايا جميع الأنواع, وتم الكشف عنها في تفاصيلٍ غير مسبوقة في هذه الدراسة.

في دراسة جديدة؛ قارن ويليامز (Williams) والعالم الباحث أنطون بتروف (Anton Petrov) تراكيبًا ريبوسومية ثلاثية الأبعاد من مختلف الأنواع ولمختلف التعقيدات البايلوجية، من ضمنها الإنسان والخميرة والبكتيريا والعتائق. وقد جد الباحثون بصماتٍ مميزةٍ في الريبوسومات التي كانت قد أضافت تراكيباً جديدة للسطح الريبوسومي؛ دون تغيير النواة الريبوسومية الموجودة مسبقاً لآخر سلفٍ مشتركٍ للجميع.
—

تطوُّر الريبوسوم؛ أكبر تركيبٍ جزيئيٍّ عُثِر عليه في خلايا جميع الأنواع, وتم الكشف عنها في تفاصيلٍ غير مسبوقة في هذه الدراسة.

قبل حوالي 4 مليارات سنة؛ جاءت أولى جزيئات الحياة سويةً – على الأرض المبكرة – مُشكِّلَةً سلفاً للبروتينات الحديثة والـRNA. يدرس العلماء أصل الحياة، وكانوا قد بحثوا على خيوط حول تلك التفاعلات التي حصلت، وعُثِر على بعضٍ من هذه الخيوط في الريبوسوم.

جوهر الريبوسوم هو الأساس نفسه لجميع الأنظمة الحية, بينما توسعت المناطق الخارجية لتغدو مُعقدة كأنواعٍ كسبت التعقيد. وتمكن العلماء من نمذجة تركيب الريبوسوم البدائي في هذه الدراسة الحديثة؛ عن طريق نَزْعٍ رقمي – البحث عن الجوهر عبر تخطي التعقيدات الحديثة – لطبقات الريبوسومات الحديثة.

يقول البرفيسور لورين ويليامز ((Loren Williams العامل في مدرسة الكيمياء والكيمياء الحيوية لمعهد جورجيا للتكنولوجيا: «تاريخ الريبوسوم يختبرنا حول أصل الحياة، لقد عملنا على المرحلة الأخيرة لتفاصيل نشأة الريبوسوم وتطوره».

وكان معهد ناسا لبيلوجيا الفضاء راعِياً لهذه الدراسة, بالإضافة إلى رعايته بواسطة مركزٍ خاصٍ بنشأة وتطور الريبوسوم، والذي يعود إلى معهد جورجيا للتكنولوجيا. وكانت مجلة (Proceedings of the National Academy of Sciences) قد نَشرَت هذه النتائج في 30 يونيو.

في البايلوجيا؛ تُخزَّن المعلومات الجينية في الـDNA؛ ناسخاً إياها إلى mRNA, والتي يتم شحنها خارجاً إلى نواة الخلية. تَستخدم الريبوسومات الـmRNA في جميع الأنواع؛ باعتبارِه مُخططُ عملٍ لبناء جميع البروتينات والإنزيمات الأساسية للحياة. أما وظيفة الريبوسوم فهي ما ندعوه بالترجمة.

الجوهر المُشترك للريبوسوم يكوون واحداً في كلٍ من الإنسان والخميرة والبكتريا والعتائق ولجميع الأنظمة الحية. وكان فريق معهد جورجيا للتكنولوجيا قد أظهر أنه مع تطور الكائنات لتصبح أكثر تعقيداً؛ ستتعقد معها الريبوسومات. ويمتلك الإنسان ريبوسوماتٍ أكبر وأكثرُ تعقيداً, لكن تكونُ تغييراته على السطح فقط، حيث أن قلب الريبوسوم البشري هو نفسه في الريبوسوم البكتيري.

ويقول (ويليام): «نظام الترجمة هو نظام تشغيلٍ خاص بالحياة، وفيه جوهر ريبوسومي متشابه في كل مكان. إن الريبوسوم ما هو إلا بايلوجيا كونية».

في الدراسة الجديدة؛ قارن (ويليامز) والعالم الباحث أنطون بتروف ((Anton Petrov تراكيباً ريبوسوميةً ثلاثية الأبعاد من مختلف الأنواع ومختلف التعقيدات البايلوجية, ومن ضمنها: الإنسان والخميرة والبكيتريا والعتائق. كما عثر العلماء على بصماتٍ مميزة في الريبوسومات؛ والتي كانت قد أضافت تراكيباً جديدةً للسطح الريبوسومي دون تغيير النواة الريبوسومية الموجودة مسبقاً.

تكون الإضافات إلى الريبوسوم بسبب بصمات مُدرجة. وهذا يشابه إلى حد كبير عالَـم النبات؛ الذي يمكن أن ينحت الأغصان والفروع الخلفية على الشجرة. ولتعلم أمورٍ تتمحور حول النمو؛ أظهر كلاً من (ويليام) و(بتروف) كيف أُضيفَت شرائحٌ باستمرار إلى الريبوسوم دون تغيير التركيب الكامن. وقد استقرأ الفريقُ البحثيُّ عمليةَ رجوعٍ بالزمن بِغيّة توليدِ نماذجٍ بسيطةٍ لرايبوسوماتٍ بدائية.

يقول (ويليام): «لقد عرفنا بعض قواعد الريبوسوم؛ والتي يمكن أن تُطور تغير الريبوسوم طالما لم تعبث بجوهره، بإمكان التطور أن يضيف أشياءً, لكنه لا يستطيع تغيير ما كان بالفعل هناك».

لمشاهدة فيديو يتحدث عن نشأة وتطور الريبوسوم:

 

المصدر: هنا