En el campo de la abiogénesis, los científicos actualmente investigan varias formas en las que la vida podría haber surgido a partir de la materia inerte. Generalmente, cualquier teoría de la abiogénesis debería tener en cuenta dos aspectos importantes de la vida: la replicación (la capacidad de transmitir mutaciones a su descendencia) y el metabolismo (las reacciones químicas requeridas para actividades vitales, tales como romper el alimento). Aunque estas dos características ayudan a proporcionar una definición de trabajo para la vida, más recientemente los científicos han enfatizado la importancia de otra característica clave requerida por la evolución Darwiniana: la selección, o la replicación de las mutaciones que proporcionan una ventaja evolutiva.
“El problema básico de la abiogénesis es encontrar la primera entidad viva que se generó a partir de la materia inerte”, dice Doriano Brogioli, físico de la Universidad de Milán-Bicocca, a PhysOrg.com. “Pero, ¿cuál es la definición de la vida: es la replicación, o el metabolismo, o simplemente la auto-catálisis? Creo que no es simplemente una cuestión de definición: lo que es necesario es “evolución”, incluso si la entidad que sufre (o realiza) la evolución no es una entidad viva clásica. Una vez que empieza la evolución, puede alcanzar estructuras de cualquier complejidad: a partir de una célula, la evolución crea árboles, pájaros, ballenas, hormigas y todo el actual prodigio que es el mundo vivo”.
/
/
http://www.physorg.com/news201171540.html
في حقل التوالد الذاتي أو التلقائيّ: يبحث العلماء حالياً صيغاً عديدة، أمكنها الإسهام بظهور الحياة إعتباراً من مادة خاملة. بالعموم، يجب ان تأخذ أيّة نظرية توالد ذاتيّ عاملين هامين للحياة بحسبانها، هما:
النسخ (القدرة على نقل الطفرات إلى المتحدّر) والإستقلاب (التفاعلات الكيميائية اللازمة لاجل النشاطات الحيوية، ككسر الغذاء).
رغم مساعدة هذين العاملين على توفير تعريف عملي للحياة، فإنّ العلماء قد أكّدوا في وقت قريب، على وجود عامل ثالث هامّ لازم للتطور الداروينيّ:
هو الإنتقاء، أو نسخ الطفرات، الذي يوفّر فائدة تطوريّة.
يقول الفيزيائيّ دوريانو بروجيولي بجامعة ميلانو:
"تتمثل المشكلة الأساسيّة في التوالد الذاتيّ: بالعثور على وحدة الحياة الاولى التي ظهرت إعتباراً من المادة الخاملة. لكن، ما هو تعريف الحياة: هي النسخ، أو الإستقلاب، أو ببساطة التحفيز الذاتيّ؟ أرى أن الأمر ليس قضيّة تعريف، فالضروري هو "التطور"، حتى فيما لو أن وحدة الحياة، تلك، التي تمرّ في التطور، ليست وحدة حياة تقليدية. فمجرّد أن يبدأ التطور، يمكنها بلوغ بُنى بأيّ تعقيد: إعتباراً من خليّة، يتمكّن التطور من خلق أشجار، طيور، حيتان، نمل وكل ما هو بادي للعيان من كائنات حيّة في العالم المُعاش".
يمكن للأنظمة الكيميائية البحتة:
إمتلاك القدرة على النسخ (التضاعف) وعلى التمثيل الغذائي، لكن، وجد العلماء أنّ الأنظمة الكيميائية لا تستطيع تحقيق الإنتقاء بذاتها، فلا تتضاعف الجزيئات الأنشط أكثر من غيرها، ولا يجري توريث الطفرات الفردية المفيدة للمتحدّر.
بناءاً عليه، إقترح الباحثون:
بأنه في الغالب، يلزم نوع ما من الحوادث الفيزيائية لإدخال التنافس بين الأنظمة الكيميائية وتوليد الضغط الإنتقائي المطلوب لأجل التطور.
يتابع بروجيولي كلامه، قائلاً:
"هناك إحتياج لثلاثة عوامل لأجل التطور: الوراثة، الطفرة والإنتقاء، يمكن للجزيئات البسيطة نسخ جزيئات أخرى، متضمنة نُسخاً منها ذاتها، ويمكن حدوث طفرات فيها. لكن، في إنحلال مع تضاعفات، تكرّر كل نسخة منها ما هو موجود، متضمنة جزيئات غير نشطة أو منسوخة أقل نشاطاً، إذاً، الإنتقاء ليس نشطاً. يكمن السبب بتفضيل الكيمياء (التقليدية) للجزيئات الأنانيّة، تتضاعف الجزيئة سامحة بنموّ تركيزها في الغالب. لحضور الإنتقاء، يجب وجود عملية فيزيائية. الإنحباس ضمن الأغشية هو الصيغة الراهنة المستعملة من قبل الكائنات الحيّة. لكن، من الصعب القول أنّ بُنية معقّدة كالخلية يمكن أن تتشكّل عفوياً، حيث انه يتوجب على بوليميرات النسخ أن تتشكّل سوياً مع الأغشية الخاصة بها. توجد هذه المشكلة في كل نظريات التولّد التلقائي، متضمنة عالم RNA ونظريات الإستقلاب الاوّل".
اعتمد بروجيولي مُقاربة فريدة لتلبية مستلزمات الإنتقاء:
عبر إقتراح أن الجواب يكمن في التقلبات الحركية الحرارية، تلك التقلبات التي تشكّل تغيرات في عدد الجزيئات وفق حجم مُعطى وفقاً للحركات الحراريّة، حيث يمكنها السماح بجعل الإنتقاء فعالاً وصولاً لنموّ الجزيئات فتحقق فائدة تطوريّة.
لقد أثبت بروجيولي عبر بحثه بعض الأنظمة الكيميائية التي تمتلك خاصيّة تسمى "الإستقرار الكيميائي الهامشيّ":
بأنّ التقلبات الحركية الحرارية لا تُحفّز طريقاً إحتمالياً، فقط، بل تقود لتوجّه بالنموّ لفعاليّة النسخ والتضاعف.
(اليسار): تحفيز ذاتيّ مقابل (اليمين) نسخ "أو تضاعف" مع وراثة بمصطلحات حركيّة: في حالة التحفيز الذاتي، قادت كل الأحوال (الأوضاع) الأوليّة، في النهاية، إلى ذات الحال الثابت. في حالة النسخ (التضاعف) مع وراثة، قادت الأحوال الأوليّة إلى أحوال مختلفة ثابتة في منحنى الحال الثابت. تبيّن الأسهم بأنّ الحركة بطول منحنى الحال الثابت بأنها ذات حركة بطيئة نحو نمو التضاعف الأنشط R2
يقترح بروجيولي أن هذا التوجّه يمثّل صيغة أوليّة للتطور، الذي حصل قبل إحتواء الأغشية على أنظمة كيميائية، إثر تلك الحقبة، أخذت الأغشية بالإضطلاع بتحديد الوحدات الحيّة بالتنافس بينها ذاتها، سامحة بظهور الإنتقاء. ففيما لو لعبت التقلبات الحركيّة الحرارية دوراً في إنتقاء الحياة الأوليّة، فإنّه سيحلّ مشكلة توجّب الظهور، بآن معاً، للتضاعفات الكيميائية (النسخ الكيميائي) والأغشية التي تُحيط بها.
ينظر بروجيولي في مقاله إلى التضاعف (النسخ) إنطلاقاً من وجهة نظر حركيّة، والتي فيها المُعادل الحركيّ لتوريث الطفرات:
عبارة عن حضور أحوال (أوضاع أيضاً يمكن) عديدة ثابتة، ما يعني، إمكانية حضور خطوط مختلفة للطفرة سوياً، ويرث المتحدر الطفرات. يتم إثبات أنّ الأنظمة الكيميائية قادرة على إيصال الطفرات لمتحدريها، حيث يمكن تخيّلها كأنظمة عديدة الأوضاع الثابتة، وتعطي، بهذه الصيغة، خاصيّة الإستقرار الكيميائي الحدّي.
تختلف تلك الأنظمة عن نظام "التحفيز الذاتيّ" البسيط (كمثال، نظام كيميائي محض) بأنه، ببساطة، يُنتِجُ متحدر دون نقل طفرات، والمُعادل الحركيّ هو أوضاع أوليّة، تقود جميعها إلى وضع ثابت.
كقياس بنظام ثابت (أو مستقرّ) حديّاً. يأخذ بروجيولي المثال الميكانيكي للكرة البلورية على سطح مستو بعين الإعتبار، حيث ان أيّة نقطة من السطح هي نقطة ثابتة. ففيما لو يتم التسبب بإضطراب الكرة البلورية، فستبلغ نقطة ثابتة مختلفة بدلاً من عودتها لوضعها الأصلي، وفق معطى عدم وجود قوة إسترجاع. بذات الصيغة، يمكن لتقلبات بتركيز تلقائيّ السماح لنظام كيميائي بتوريث عدد من الطفرات إعتباراً من النظام الاب، وأيّاً من تلك الطفرات يمكن إعتبارها ثابتة (مستقرة).
اكتشف بروجيولي حركة الإنسياق، وقد درس التقلبات الحركية الحرارية رياضيّاً بمرور الوقت. لقد عثر على أنّه في حال حضور تضاعفات R1 و R2، فالتضاعف الأكثر فعاليّة ولنقل انه R2، سيبدأ بالنموّ ويصبح سائداً. في حجوم ذات تركيز أكبر من R2، سيظهر مجال أكبر للتضاعف، وسيوجد كسر أكبر أيضاً في R2. لاحقاً، يظهر تضاعف أكثر فعالية حتى بناء على طفرات إحتمالية، وسيزداد تركيزها وهلمّ جرا.
يتم تأكيد الإنسياق، فقط، عبر حسابات عددية (رقمية)، ويجب إعتباره، للآن، شأناً نظريّاً. يُشير بروجيولي لأنّ الجزء الأكبر من الأنظمة الكيميائية التي تمتلك تضاعف، لا تمتلك إستقرار حدّي كيميائي، وبالتالي، لا تتأثّر بالتقلبات الحركية الحرارية.
مع هذا، تُثبت دراسته إمكانية وجود نظام كيميائي مستقر حديّاً ويمكن أن يخضع لعملية تطور تلقائي أو عفوي. قد يؤدي هذا البحث النظريّ لتحقيق إكتشافات هامة.
لن يصير الإثبات لنظام كيميائي، مستقرّ حديّاً في المُختبر، الإختبار الأول الذي يخضع فيه نظام كيميائي للتطور التلقائي، فقط، بل سيصير النموذج الأول في المختبر لتفاعل كيميائي يقود الى ظهور الحياة أيضاً.
يعتبر بروجيولي:
"بأنّه في الوقت الراهن، للآن، لم يُخلَقُ أيّ تضاعف يمكنه تحقيق الحفاظ الذاتيّ على تضاعفه، لكن، يحصل تضاعف بوليميرات RNA من خلال إتحاد تعاقبات قصيرة فيها، هذه صيغة (للعثور على نظام كيميائي يمكنه إمتلاك إستقرار هامشيّ). هناك إمكانية أخرى عبر خلق نظام مجرّد أكثر، يتم تحقيق التضاعف فيه بواسطة أنزيم، ويُلاحظ أن نشاط الأنزيم يتأثر بحضور واحد من البوليميرات المُضاعفة. بشكل واضح، هذا دليل على الإستقرار الحدّي والإنسياق التطوري فقط، لكن، ليس عملية نسخ واقعي لأصل الحياة. الإمكانيّة الأكثر إثارة هي عبر أخذ التفاعلات المُقترحة من قبل نظريات الإستقلاب الأول بعين الإعتبار. في تلك النظريات، لم يلزم أي بوليمير تضاعف في التولّد التلقائي، بل فقط جزيئات صغيرة تقوم بتكوين نوع ما من الشبكة الإستقلابيّة. الهدف هو العثور على تفاعل شديد البساطة ويمكنه الإستقرار حديّاً".
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق