گرما ممکنست تقسیم سلولی را در حیات ابتدایی آغاز نموده باشد
گرما ممکنست عامل تشویق و شکل گیری پروسه تقسیم سلولی در حیات ابتدایی بوده باشد.
به گزارش گوپا به نقل از ایسنا و به نقل از وایرد، یک نمایش زیبا توسط پروتئین ها، سلول های جدید را قادر می سازد تا خودرا تکثیر کنند. پروتئین ها و آنزیم های ساختاری طی پروسه تقسیم سلولی می توانند تکثیر DNA، تقسیم محتویات سیتوپلاسمی و برش غشا را هماهنگ کنند. درست انجام شدن این فرآیندها بسیار مهمست برای اینکه بروز خطا می تواند تولید سلول های غیرطبیعی یا ناکارآمد را در پی داشته باشد.
میلیاردها سال پیش، همین چالش احیانا با اولین محموله های غشایی خودسازماندهی شده حاوی مواد شیمیایی روبه رو شده است که خود به خود به وجود می آیند اما این "پیش سلول ها" یا "پروتوسل ها"(Protocells) باید بدون تکیه کردن بر پروتئین های بزرگ تکثیر شوند. این که پروتوسل ها چگونه چنین کاری را انجام می دهند، یک سوال کلیدی برای اخترزیست شناسان و بیوشیمی دانانی است که منشا حیات را بررسی می کنند.
"آنا وانگ"(Anna Wang)، اخترزیست شناس "دانشگاه نیو ساوت ولز"(UNSW) استرالیا اظهار داشت: اگر همه آنزیم های سلول حذف شوند، هیچ اتفاقی نمی افتد. آنها محموله هایی واقعا پایدار هستند و این یک نکته مورد توجه بشمار می رود.
"رومین آتال"(Romain Attal)، فیزیکدان "شهر علم و فناوری"(City of Science and Industry) فرانسه، مجموعه ای از معادلات ریاضی را ارایه داده است که نشان می دهند گرما چگونه به تنهایی می تواند برای هدایت یک بخش مهم از پروسه همانندسازی کافی باشد. این فرایند، شکافت یک پروتوسل و تقسیم شدن آن به دو بخش است.
آتال باور دارد که فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی فعال در حیات ابتدایی احیانا بسیار ساده بوده اند و ترمودینامیک به تنهایی می تواند نقش مهمی در نحوه شروع زندگی داشته باشد. آتال اظهار داشت: معادلات اساسی که من روی آنها کار کرده ام، می توانند تعدادی از قوانین حاکم بر نحوه پیدایش زندگی را برای اولین بار بیان کنند.
وی ادامه داد: سطح دما جهت زندگی مهم می باشد. اگر موضوعی را درک می کنید، باید بتوانید اصول آنرا بنویسید.
تلنگری برای شکافت سلولی
برای اینکه سلول های بدوی بتوانند خودرا بدون نیاز به سیستم های پیچیده پروتئینی تقسیم کنند، یک محرک فیزیکی یا شیمیایی مورد نیاز بود. وانگ اظهار داشت: این مساله در مورد رساندن یک سلول به عملکردهای اصلی خود است و همین طور فکر کردن به اینکه اصول ابتدایی فیزیکی و شیمیایی چیست و چطور میتوان از آن بدون نیاز به پروتئین تقلید کرد.
کشف این فرآیندها زمانی چالش برانگیزتر می شود که در نظر داشته باشیم دانشمندان هنوز نمی توانند در مورد تعریفی کلی پیرامون حیات و بطور ویژه پروتوسل ها به توافق برسند.
آنچه دانشمندان بر سر آن اتفاق نظر دارند، این است که پروتوسل ها احیانا نوعی اطلاعات موروثی داشته اند که توانسته اند آنها را به سلول های دختر منتقل کنند. این متابولیسمی است که واکنش های شیمیایی انجام می دهند و یک غشای لیپیدی، متابولیسم و اطلاعات ارثی را از بقیه قسمت ها جدا می کند.
به جهت اینکه یک پروتوسل قبل از تقسیم شدن رشد کند، نه فقط باید حجم داخل سلول بلکه باید سطح غشای اطراف را نیز افزایش دهد. برای ایجاد دو سلول دختر کوچک تر با حجم کلی مشابه سلول مادر، به لیپیدهای اضافی برای غشاهای آنها نیاز است برای اینکه مساحت آنها نسبت به حجم آنها بیشتر است. واکنش های شیمیایی مورد نیاز برای تامین سوخت تولید این لیپیدها، انرژی را به شکل گرما منتشر می کند.
هنگامی که آتال این ایده ها را با "لوران شوارتز"(Laurent Schwartz)، زیست شناس حوزه سرطان در بین گذاشت، این پرسش پیش آمد که آیا این انرژی برای شکل گیری تقسیم ابتدایی سلولی کافی است یا خیر. جست و جو در پژوهش های پیشین، یک پژوهش را مشخص کرد که نشان میدهد دمای میتوکندری ها، کمی بالاتر از سلول های اطراف است. آتال می خواست بداند که آیا این تفاوت انرژی می تواند در پروتوسل ها ایجاد شود و آیا برای ایجاد شکافت سلول کافی است یا خیر.
آتال ترسیم مجموعه ای از معادلات را برای مدل سازی آنچه ممکنست رخ دهد، شروع کرد. او کار خودرا با مجموعه ای از فرضیات شروع کرد؛ همچون این که شکل پروتوسل، میله ای خواهد بود و غشایی دولایه دارد که اجازه می دهد مواد مغذی در داخل و مواد زائد در بیرون پخش شوند.
آتال متوجه شد که انرژی تولیدشده توسط متابولیسم سلولی ابتدایی، لیپیدهای داخل غشا را سریع تر از لیپیدهایی که در بیرون هستند، گرم می کند. سپس ترمودینامیک، لیپیدهای درونی پرانرژی را وادار می کند تا به سمت بیرون بچرخند و موجب می شود که غشای بیرونی منبسط شود. یک راهکار آسان برای این عدم تعادل این است که سلول ها به هم متصل شوند و دو سلول دختر را تشکیل دهند. این اتصال احیانا در مرکز سلول مادر رخ می دهد؛ جایی که گرم تر است و حرکات لیپید در آن بیشتر مشخص می شوند.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب