Avalancha de reacciones en el origen de la vida وابلٌ من التفاعلات في أصل الحياة Avalanche of reactions at the origin of life

El origen de la vida se ve como la formación de las primeras biomoléculas, las cuales pueden estar sujetas a multiplicación y posterior desarrollo. Hasta ahora no estaba claro qué reacciones podrían haber disparado la evolución de este metabolismo original. Ahora, científicos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han revelado dichos mecanismos, mediante los cuales unas pocas biomoléculas pueden crear nuevos productos, al estilo de una avalancha que inicie un metabolismo autoexpansivo. “Chemistry – A European Journal“” publica ahora sus resultados.
Los canales de flujo volcánico-hidrotermal ofrecen un entorno químicamente único el cual, a primera vista, parece hostil a la vida. Se definen como grietas en la corteza de la Tierra, a través de las cuales fluye el agua, repletas de gases volcánicos que están en contacto con una diversidad de minerales. Y aun así – es precisamente este entorno extremo donde podrían haber surgido los dos mecanismos que son la raíz de la vida: La multiplicación de biomoléculas (reproducción) y el surgimiento de nuevas biomoléculas en base a otras biomoléculas anteriormente formadas (evolución)

.
seguir leyendo todo, aquí

 

http://www.cienciakanija.com/2012/01/23/avalancha-de-reacciones-en-el-origen-de-la-vida

 

Avalanche of reactions at the origin of life

 

The origin of life

 

 

 

يُرى أصل الحياة بوصفه تكوين لأوائل الجزيئات الحيويّة، والتي من الوارد (أو الممكن) تعرضها للتضاعف والنموّ اللاحق. 

 

حتى الآن، لم يكن واضحاً أيّة تفاعلات قد أمكنها إطلاق تطور هذا الإستقلاب الطبيعيّ. 

 

كشف فريق بحث تابع لجامعة ميونيخ التقنية (TUM) عدّة آليات، يمكن من خلالها  لقليل من الجزيئات الحيوية خلق منتجات جديدة، كبداية، إستقلاب متوسّع (متمدّد) ذاتياً. 

 

نُشِرَت نتائج الدراسة في Chemistry – A European Journal يوم 19 كانون الثاني الجاري 2012.

توفّر قنوات السائل البركاني – المائيّ الحراريّ وسط كيميائيّ فريد من نوعه، وقد يُرى، من النظرة الأولى، عدائيّ (مُعادي) للحياة. 

 

فهي تشققات (صدوع) في القشرة الأرضيّة، وتتدفق المياه عبرها، وتمتليء تلك الشقوق بغازات بركانيّة بحالة تماس مع معادن متنوعة. وعلى الرغم من شروط الوسط البيئي القاسية، فإنّ آليتين تشكلان جذر الحياة يمكن أن تظهرا فيها، هما: 

 

تضاعف الجزيئات الحيوية (يعنى هذا التكاثر) + ظهور جزيئات حيوية جديدة إنطلاقاً من جزيئات حيوية متشكلة سابقاً (يعني هذا التطور).

في مستهلّ هذه السلسلة من التفاعلات، التي قادت، بالنهاية، إلى تشكيل صيغ حياة خليوية، بضعة حموض أمينية، فقط، قد تشكلت إعتباراً من غازات بركانيّة بواسطة التحفيز المعدنيّ. 

 

فلم تقم أوائل الجزيئات الحيوية بتحفيز تركيبها الخاص فقط، بل، كذلك، أنتجت كل مجموعة جديدة من الجزيئات الحيوية. 

 

صرّح أستاذ الكيمياء الحيوية غونتر فيشتيرشويسر في جامعة ريغينسبورغ، قائلاً:

 

"وفق هذه الصيغة، تبدأ الحياة بدافع الحاجة، وفقاً لقوانين كيميائية، جرى إقرارها سابقاً، وفي إتجاه محدّد مُسبقاً". 

 

لقد طوّر هذا الاستاذ آليّة إستقلاب ذاتيّة التوليد – نظرياً، حيث أنه ولسوء الحظّ، للآن، ليس لدينا إثبات تجريبيّ.

بمرور بعض الوقت، تمكّن علماء مع كلوديا هوبر ووولفغانغ آيزينريش من رئاسة قسم الكيمياء الحيوية في مكتب الكيمياء بجامعة ميونيخ التقنية وبتعاون وثيق مع الأستاذ فيشتيرشويسر، ولأوّل مرّة، من الإثبات التجريبيّ لإمكانية وجود آليّة تحفيز ذاتيّ. 

 

حفّاز، يشتمل على مركبات معدنية للتحوّل:

 

 كالنيكل، الكوبالت أو الحديد، وله دور رئيسيّ في تلك التفاعلات. 

 

لا يوفّر فقط تشكيل أوائل الجزيئات الحيوية، بل، كذلك، يبدأ سلسلة من التفاعلات. 

 

السبب في حصول هذا، هو إتحاد الجزيئات الحيوية المتشكلة حديثا، إعتباراً من الغازات البركانيّة، بمركز الحفّاز للمعدن المُساهِم بتحقيق التحول، للسماح بحدوث تفاعلات كيميائية تالية، وبالتالي، توليد جزيئات حيوية جديدة كليّاً. 

 

يفسّر فيشتيرشويسر هذا الأمر، قائلاً:

 

"الربط بين الحفّاز ومُنتِج تفاعل عضويّ، هو الخطوة الأولى. تظهر الحياة فيما لو يظهر، هناك، شلّال من الإرتباطات تلك، وتصل تلك الحياة الأوليّة، بالنهاية، لتكوين المادة الجينية الوراثية وأوائل الخلايا".

 عمل العلماء، خلال تجاربهم، محاكاة لظروف قنوات تدفق السائل البركاني – المائيّ الحراريّ، وأقاموا نظاماً  مائيّاً – معدنياً عضويّاً قادراً على إنتاج كل مجموعة جزيئات حيوية مختلفة، من بينها الأحماض الامينية:

 

 الغليسين + الألانين. 

وبهذا، يتم توفير مصدر الكاربون من مركب النتريل والعنصر المُختزل أوّل أوكسيد الكاربون. ينتج لدينا أنّ مركبات النيكل، ستشكِّل الحفّازات الأفعل في تلك التجارب أو الإختبارات. 

 

أضاف العلماء، لاحقاً، منتجات الغليسين والألانين بنظام آخر، قام من جديد بتوليد جزيئين حيويين جديدين. 

 

النتيجة، ساهم الحمضان الأمينيان بزيادة الإنتاجيّة المتحصلة في النظام الثاني بعامل خماسيّ، أعطى كل جزيء حيوي 5 جزيئات حيوية جديدة.

في تجارب مستقبلية، سيحاول العلماء إعادة الخلق بدرجة دقّة أكبر تطال ظروف النظام البركانيّ – المائيّ الحراريّ، والتي ربما أظهرت الحياة منذ آلاف ملايين الأعوام. 

 

تابع فيشتيرشويسر شرحه، قائلاً:

 

"لتحقيق هذا المقصد، يجب علينا محاكاة مراحل محددة بنموّ نظام السائل البركانيّ – المائيّ الحراريّ لاجل تحديد البارامترات الرئيسيّة. وإعتباراً منها، يمكننا التوصُّل إلى بناء منطقيّ للمُحرّك السائليّ".

تثبت هذه الدراسات جدوى البحث عن أصل الحياة في المياه الساخنة المتواجدة في قنوات الجريان البركانيّة.

 

 حيث تُبرز النتائج فوائد هذه النظرية مقارنة بمناهج بحث أخرى. 

 

ففي قنوات الجريان، تتغيّر الحرارة والضغط والأس الهيدروجيني بطول طريق الجريان، وبهذا الشكل، يتوفّر طيف متدرج من الظروف (أو الشروط) المناسبة لكل المراحل، من التطور الأولي إلى تكوين المادة الجينية الوراثية (RNA/DNA) .

  الخاصيّة الأهمّ لهذا النظام هو إستقلاليته، وبخلاف فكرة ما قبل الحيوية الباردة، لم يتوقف الإستقلاب الأول على حوادث إحتماليّة (عرضيّة) أو على تراكم مركبات أساسية بطول آلاف الأعوام. 

 

يتقدمّ أصل الحياة وفق مسارات محددة، محددة سلفاً عبر قواعد كيميائية – عملية محددة كيميائياً، حيث تعطي المجال لظهور شجرة كل صيغ الحياة.
 

أشرف على هذا العمل:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (WA- 983/3, WA-983/4 y EI-384/3–1), Hans-Fischer Gesellschaft y Fonds der Chemischen Industrie

 

 

 

قد يهمكم الإطلاع على مواضيع ذات صلة

 

يوفّر اختبار منسيّ منذ أكثر من نصف قرن: أدلة جديدة على أصل الحياة 

قواعد نيتروجينيّة في نيازك: مزيد من الجزيئات السابقة للحياة  

حياة دون ماء