دانشمندان گِل را زادگاه حیات بر روی زمین معرفی کردند

[V E S T A]

دانشمندان به تازگی گِل را به عنوان زادگاه احتمالی حیات بر روی زمین معرفی کرده‌اند.

گل که ترکیبی نابارور از مواد معدنی به نظر می‌رسد، می‌تواند زادگاه تولد حیات بر روی زمین یا دست کم موادشیمیایی زیستی باشد که زندگی را ممکن ساخته‌اند. دان لو، پروفسور مهندسی زیست و محیط و عضو موسسه کاولی در دانشگاه کورنل، معتقد است در تاریخ ابتدایی زمین‌شناسی هیدروژل گل کارکرد سلولی و فضایی را برای مولکول‌های زیستی و واکنش‌های زیست‌شیمیایی ارائه داده است.


در آب‌ دریای باستانی شبیه‌سازی شده، گل، هیدروژلی را شکل می‌دهد. هیدروژل انبوهی از فضاهای میکروسکوپی است که همانند اسفنج، قادر به جذب مایع است.
طی میلیاردها سال، مواد شیمیایی محدودشده در این فضا می‌توانند واکنش‌های شیمیایی انجام دهند که منجر به تشکیل پروتئین‌ها، دی ان ای و سرانجام تمامی مکانیسم‌هایی شود که عملکرد یک سلول زنده را تضمین می‌کنند.


هیدروژل‌های گل می‌توانند این فرایندهای شیمیایی را به دام انداخته و از آن‌ها حفاظت کنند تا زمانی که غشای احاطه‌کننده سلول‌های زنده رشد کند.
به منظور آزمایش این ایده، گروه لو سنتز پروتئین را در هیدروژل گل نشان داده‌اند.این محققان پیش‌تر از هیدروژل‌های مصنوعی به عنوان محیط فارغ از سلول برای تولید پروتئین استفاده کرده‌اند.
چنانچه ماده اسفنجی با دی ان ای، آمینواسیدها و آنزیم‌های مناسب و تعدادی از مکانیسم‌های سلولی پر شود، می‌توان پروتئین‌هایی را تولید کرد که دی ان ای، آن‌ها را کدبندی می‌کند.
به منظور کارآمدکردن این فرایند برای تولید مقادیر بزرگی از پروتئین‌ها و به طور مثال در تولید دارو، نیاز به هیدروژل فراوانی است، بنابراین محقققان در صدد یافتن راهی برای تولید ارزان‌تر آن برآمدند.
دانشمندان حین مطالعاتشان دریافتند آنچه که آن‌ها کشف کرده بودند می‌تواند پاسخی برای این پرسش قدیمی مبنی بر چگونگی تکامل مولکول‌های زیستی باشد.


آزمایش‌های کارل ساگان و همکارانش از دانشگاه کورنل نشان داده‌ که آمینواسیدها و دیگر مولکول‌های زیستی در اقیانوس‌ها شکل گرفتند و انرژی را از نور و مواد آتشفشانی دریافت کرده‌اند.

اما این پرسش مطرح است که در اقیانوس وسیع چگونه این مولکول‌ها به اندازه‌ای به هم نزدیک شده‌اند که بتوانند به ساختارهای پیچیده‌تر مونتاژ شوند و این که چه مولفه‌هایی از آن‌ها در مقابل محیط خشن حفاظت کرده است.


دانشمندان پیش‌تر تصور می‌کردند بالن‌های ریز چربی یا پلیمرها به عنوان غشاهای سلولی عمل کرده‌اند.
در این میان، گل احتمال امیدبخشی است، زیرا مولکول‌های زیستی تمایل دارند به سطح آن بچسبند و این که نظریه‌ها نشان داده‌اند سیتوپلاسم (محیط داخلی سلول‌) مانند یک هیدروژل رفتار می‌کند.

به گفته لو، هیدروژل گل از محتواهای آن در مقابل آنزیم‌های مضر (nucleases) که می‌توانند به دی ان ای و دیگر مولکول‌های زیستی آسیب برساند، حفاظت می‌کند.
همچنین تاریخ زمین‌شناسی نشان می‌دهد گل نخست به عنوان سیلیکات‌های نشت‌کرده از صخره‌ها و درست زمانی که مولکو‌ل‌ها شروع به تبدیل‌شدن به پروتوسلول (ساختارهای ناکامل سلول‌مانند) و سرانجام سلول‌های احاطه‌شده توسط غشا کردند، ظاهر شد.


بنابراین، رخداد‌های زمین‌شناسی به خوبی با مناسبت‌های زیستی سازگار شدند.لو معتقد است چگونگی تکامل این ماشین‌ها هنوز مشخص نیست.
هم‌اکنون تیم علمی وی به دنبال حل این معما هستند که چرا هیدروژل گل به این خوبی کار می‌کند و یافتن پاسخ مناسب می‌تواند دارای مضامینی عملی در تولید پروتئین فارغ از سلول باشد.
این تحقیق با همکاری پروفسور مارکس لو از موسسه بیو مهندسی و نانوفناوری دانشگاه کوینزلند استرالیا انجام شد.


جزئیات این مطالعه در Scientific Reports منتشر شده است.



"کنجکاو"