2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
ՌԵՀՈՎՈՏ, ԻՍՐԱՅԵԼ (հունիսի 5, 2000 թ.) - Ամենամեծ առեղծվածներից մեկը, որն անընդհատ հմայում է աշխարհի բազմաթիվ գիտնականների, վերաբերում է այն ձևին, որով կյանքը առաջացել է նախնադարյան Երկրի վրա: Ընդունված պատկերացումն այն է, որ մինչ կենդանի օրգանիզմների հայտնվելը եղել է քիմիական էվոլյուցիայի փուլ, որը ներառում էր ընտրություն անշունչ քիմիական խառնուրդների մեջ։ Ենթադրվում է, որ սա ի վերջո հանգեցրել է վճռորոշ պահի, երբ առաջացել են ինքնակրկնվող մոլեկուլներ: Քանի որ ինքնակրկնօրինակումը կենդանի էակների ամենահիմնական հատկանիշն է, նման իրադարձությունը հաճախ սահմանվում է որպես կյանքի ծնունդ:
Մոլեկուլային համակարգերի ինքնակրկնօրինակումը հաճախ դիտվում է տեղեկատվական բովանդակության համատեքստում: Շատ գիտնականներ կարծում են, որ կյանքը սկսվել է կենսապոլիմերների ինքնաբուխ առաջացմամբ, ինչպիսիք են սպիտակուցները կամ ՌՆԹ-ն, որտեղ տեղեկատվությունը պահվում է քիմիական միավորների հաջորդականությամբ: Միլիարդավոր տարիներ առաջ Երկրի վրա եղած պայմանները նմանակող փորձերը ցույց են տվել, թե ինչպես են նման քիմիական միավորները, օրինակ. Սպիտակուցների և ՌՆԹ-ի որոշ շինանյութեր կարող են ինքնաբերաբար հայտնվել: Այնուամենայնիվ, սպիտակուցների կամ ինքնակրկնվող ՌՆԹ մոլեկուլների առաջացումը մնում էր հանելուկային։
Սա սկիզբ դրեց Վայզմանի գիտության ինստիտուտի Crown Human Genome Center-ի պրոֆեսոր Դորոն Լանսետին և նրա ուսանողներին՝ Դանիել Սեգրին և Դաֆնա Բեն-Էլիին, ճանապարհորդության մեջ, որը տանում էր դեպի սպիտակուցներ և ՌՆԹ-ի այլընտրանքներ: Նրանք մոդել են մշակել՝ առաջարկելով կյանքի ծագման նոր ուղի, որը հիմնված է լիպիդային մոլեկուլների վրա։ Այս մոդելը նկարագրված է հոդվածում, որը հրապարակվել է ԱՄՆ-ի Գիտությունների ազգային ակադեմիայի վերջին համարում։
Լիպիդները յուղոտ նյութեր են, որոնք հայտնի են որպես բջջի թաղանթների հիմնական բաղադրիչներ: Լիպիդներն ունեն երկու տարբեր ասպեկտներ՝ մեկը հիդրոֆիլ (ջուր ձգող), իսկ մյուսը՝ հիդրոֆոբ (ջուր վանող): Նրանք հեշտությամբ սինթեզվում են սիմուլյացիոն նախակենսաբանական պայմաններում և իրենց երկմասնական բնույթի պատճառով հակված են ինքնաբերաբար ձևավորելու հազարավոր մոլեկուլային միավորներից կազմված վերմոլեկուլային կառուցվածքներ։ Սա օրինակելի է լիպիդային հավաքույթների (միկելների) դեպքում, որոնք նույնիսկ ցույց են տվել, որ ունակ են աճել և պառակտվել բջիջների վերարտադրությունը հիշեցնող ձևով: Այնուամենայնիվ, մի կարևոր հարց մնաց անպատասխան. ինչպե՞ս կարող էին լիպիդային հավաքույթները կրել և տարածել տեղեկատվություն:
Լանսետի և գործընկերների առաջարկած մոդելը լուծում է առաջարկում։ Նրանք ենթադրում են, որ վաղ ժամանակներում լիպիդային միացություններ գոյություն են ունեցել ձևերի և ձևերի շատ մեծ բազմազանությամբ: Նրանք մաթեմատիկորեն ցույց են տալիս, որ նման պայմաններում լիպիդային հավաքները կարող են պարունակել գրեթե այնքան տեղեկատվություն, որքան ՌՆԹ-ի շղթան կամ սպիտակուցային շղթան:Տեղեկատվությունը կպահվի հավաքույթի կազմի մեջ, այսինքն՝ նրա յուրաքանչյուր միացության ճշգրիտ քանակով, այլ ոչ թե լարերի վրա մոլեկուլային «ուլունքների» հաջորդականությամբ: Օգտակար անալոգիան կարող է լինել օծանելիքը. տեղեկատվությունը` բույրը, որը նկատվում է քթի ընկալիչների կողմից, կախված է խառնուրդի յուրաքանչյուր բաղադրիչի համամասնությունից, սակայն բույրերի ավելացման հերթականությունը կարևոր չէ:
Այսպիսով, հեղինակները պնդում են, որ տարասեռ լիպիդային հավաքույթները կարելի է համարել որպես «կոմպոզիցիոն գենոմ» ունեցող: Նրանք նաև ցույց են տալիս, թե ինչպես է կաթիլային նման լիպիդային հավաքը, երբ աճում և բաժանվում է, կարող է դրսևորել ժառանգականության ձև: Նրանց համակարգչային սիմուլյացիան ցույց է տալիս, թե ինչպես է կոմպոզիցիոն գենոմը որոշակի հավատարմությամբ փոխանցվում սերունդների հավաքներին: Մոդելի կարևոր կողմն այն է, թե ինչպես է հնարավոր դառնում նման մոլեկուլային ժառանգությունը: Ներկայիս բջիջներում տեղեկատվություն պարունակող ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը հեշտանում է սպիտակուցային ֆերմենտային կատալիզատորների միջոցով: Վաղ նախակենսաբանական դարաշրջանում կատալիզը կարող էր իրականացվել նույն լիպիդային նյութերով, որոնք կրում են տեղեկատվությունը:Կաթիլների ներսում արդեն առկա մոլեկուլները կգործեն որպես մոլեկուլային ընտրության կոմիտե՝ ավելացնելով ոմանց մուտքի արագությունը և մերժելով մյուսներին:
Լանսետը, Սեգրեն և Բեն-Էլին նախագծել են համակարգչային սիմուլյացիա, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես են, հիմնվելով բացառապես ֆիզիկաքիմիական սկզբունքների վրա, յուրահատուկ բաղադրությամբ լիպիդային կաթիլները կուտակվում, աճում, ճեղքվում, ինքնակրկնվող, կուտակում կոմպոզիցիոն մուտացիաներ և ներգրավվում բարդ էվոլյուցիոն խաղ: Կարևորն այն է, որ դա ամբողջ հավաքույթներ են՝ համեմատաբար փոքր մոլեկուլների իրենց բարդ խառնուրդներով, որոնք կրկնօրինակվում են:
Սա տարբերվում է հին մոդելներից, որոնցում պատճենվում է մեկ երկար ՌՆԹ պոլիմեր: Գիտնականների մոդելը շատ քիչ քիմիական ենթադրություններ է անում և ստանում է հարուստ մոլեկուլային վարքագիծ, որը հիշեցնում է կյանքի գործընթացները: Հետևաբար, այն ունի երկար ձգտված կամուրջ ստեղծելու ներուժ, որը տանում է անշունչ աշխարհից դեպի կենդանի օրգանիզմների աշխարհը::
Այս հետազոտությունն արդեն զգալի հետաքրքրություն է առաջացրել և մեջբերվել է Պրինսթոնի առաջադեմ հետազոտությունների ինստիտուտից Ֆրիմեն Դայսոնի «Կյանքի ծագումը» դասական գրքի վերջերս հրատարակված նոր հրատարակության մեջ:Հաջորդ կարևոր հարցը, որին պետք է պատասխանվի. ինչպե՞ս կարող են լիպիդային կաթիլները ենթարկվել բազմաթիվ անցումների, որոնք անհրաժեշտ են կենդանի բջիջներ տանելու համար, ինչպես մենք հիմա գիտենք: Այս առումով, ուսումնասիրությունը նշանավորում է առաջին քայլը գալիք երկար ճանապարհորդության մեջ:
Պրոֆեսոր Լանսետը վարում է Ռալֆ և Լոիս Սիլվերի պրոֆեսորական ամբիոնը նեյրոգենոմիկայի ոլորտում: Պրոֆեսոր Լանսետի հետազոտությանն աջակցում է The Ebner Family Biomedical Research Foundation, Իսրայել; Անրի և Ֆրանսուա Գլասբերգ հիմնադրամ, Ֆրանսիա; Alfried Krupp von Bohlen und Halbach Stiftung, Գերմանիա; La Foundation Raphael et Regina Levy, Ֆրանսիա; Բժիշկ Էռնստ Նաթան Կենսաբժշկական հետազոտությունների հիմնադրամ, ԱՄՆ; The Kalman and Ida Wolens Foundation, Corsicana, Texas and The Wolfson Family Charitable Trust, Անգլիա:
