زندگی روی زمین با چیزی بیش از RNA آغاز شده: احتمالا DNA و RNA همزمان در روی زمین تشکیل شده‌اند
یافتن چگونگی پیدایش حیات بر روی زمین همیشه دانشمندان را مجذوب خود کرده است، اما کشف رازهای میلیارد‌ها سال پیش آسان نیست. اکنون، شواهدی برای یک فرضیه نسبتاً جدید از چگونگی آغاز زندگی در حال افزایش است: حیات با ترکیب بسیار دقیق از RNA و DNA آغاز شده است.
RNA و DNA هر دو ترکیب‌های ژنتیکی حیات زیستی هستند. به صورت خلاصه DNA به عنوان یک طرح ژنتیکی عمل می‌کند و RNA به عنوان یک نقشه‌خوان یا رمزگشا کارکرد دارد. برای مدت طولانی، تصور می‌شد که ابتدا RNA در زمین ایجاد شده و DNA بعداً تکامل یافته است. اما شواهد در حال افزایش نشان می‌دهد که این دو ممکن است همزمان پدیدار شده باشند و هر دو در شروع حیات در این سیاره نقش داشته باشند.
یک پژوهش در سال 2021 ایده تبدیل ترکیب ساده دی آمیدوفسفات (DAP) – که ممکن است ترکیب پیش حیات روی زمین باشد – به بلوک‌های سازنده DNA به نام دئوکسی نوکلئوزید‌ها را توضیح داده است.
رامانارایانان کریشنامورتی -شیمی‌دانی از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس در کالیفرنیا- در ژانویه 2021 گفت: این یافته گام مهمی به سوی توسعه یک مدل شیمیایی دقیق از چگونگی پیدایش اولین اشکال حیات در زمین است.
این یافته‌ها به این ایده اعتبار می‌بخشد که DNA و RNA با هم از واکنش‌های شیمیایی مشابهی در آغاز حیات در سیاره ما ایجاد شده‌اند، و اینکه اولین مولکول‌های خود-تکثیر شونده می‌توانند ترکیبی از هر دو اسید نوکلئیک باشند – نه فقط RNA. فرضیه‌ای که تا حالا مطرح بود، موسوم به ” دنیای RNA ” بود و طبق آن پیشنهاد شده بود که ابتدا RNA ایجاد شده و بعد DNA.
یکی از مسائل مهم در مورد این ایده که RNA به تنهایی باعث پیدایش حیات بر روی زمین شده این است که چگونه RNA قادر به انجام فرآیند همانندسازی شده است – RNA معمولاً برای تکثیر شدن به آنزیم‌هایی نیاز دارد که پس از پیدایش RNA تکامل یافته است.
با توجه به آنچه تاکنون می‌دانیم، به نظر می‌رسد که RNA بایستی از نوعی کمک برخوردار می‌شده تا بتواند آغازگر حیات باشد. آخرین آزمایش‌ها نشان می‌دهد که DNA همین کمک بوده و رشته‌های مولکولی “کایمریک” ایجاد کرده که می‌توانند راحت‌تر از RNA از هم جدا شوند.
مجموعه‌ای از آزمایش‌های آزمایشگاهی که توسط محققان انجام شد، اتفاقاتی را که ممکن است قبل از آغاز حیات روی زمین رخ داده باشد، شبیه‌سازی کردند و نشان دادند که چگونه DAP می‌توانست DNA را مشابه همان روشی که RNA ایجاد شده، ایجاد کند.
پژوهشگران متوجه شدند که استفاده از DAP برای واکنش با دئوکسی نوکلئوزید‌ها زمانی بهتر عمل می‌کند که دئوکسی نوکلئوزید‌ها همگی یکسان نباشند اما در عوض ترکیبی از اجزای مختلف DNA مانند A و T یا G و C مانند DNA واقعی باشند.
با توجه به اینکه مقدمات بیوشیمایی حیات در روی زمین، میلیارد‌ها سال پیش اتفاق افتاده، ممکن است هرگز نتوانیم مطمئن شویم که آیا DNA به RNA کمک کرده است تا اولین اشکال حیات را در سیاره ما تشکیل دهد، اما درک ما از این فرآیند‌ها همچنان در حال توسعه است.
این تحقیق فقط از نظر درک چگونگی ارتباط آن با منشأء حیات سودمند نبوده و فراتز از این بینش در رابطه RNA-DNA می‌تواند کاربرد‌های زیادی در شیمی و زیست‌شناسی مدرن داشته باشد.
اکنون که ما بهتر می‌دانیم چگونه شیمی اولیه محیط زمین می‌توانست اولین RNA و DNA را بسازد، می‌توانیم از آن بر روی ترکیبی از بلوک‌های سازنده ریبونوکلئوزید و دئوکسی نوکلئوزید استفاده کنیم تا ببینیم چه مولکول‌های کایمریکی تشکیل می‌شوند و اینکه آیا آنها می‌توانند خود تکرار شوند و تکامل یابند.
این تحقیق در Angewandte Chemie منتشر شد.
