صورة وابلٌ من التفاعلات في أصل الحياة

يُرى أصل الحياة: بوصفه تكوين أوائل الجزيئات الحيويّة primeras biomoléculas, والتي من الوارد انها تعرضت للتضاعف والنموّ اللاحق. حتى الآن, لم يكن واضحاً أيّة تفاعلات قد أمكنها إطلاق تطور هذا الاستقلاب الطبيعيّ. كشف فريق بحث تابع لجامعة ميونيخ التقنية (TUM) عدّة آليات: يمكن من خلالها لقليل من الجزيئات الحيوية خلق منتجات جديدة, كبداية استقلاب متوسّع { متمدّد } ذاتياً metabolismo autoexpansivo. تمّ نشر نتائج الدراسة في Chemistry – A European Journal يوم 19 كانون الثاني الجاري 2012.

توفّر قنوات السائل البركاني – المائيّ الحراريّ: وسط كيميائيّ فريد من نوعه, والذي يُرى من النظرة الأولى بوصفه عدائيّ للحياة. حيث تُعرّف كتشققات { صدوع } في القشرة الأرضيّة, والتي عبرها تتدفق المياه, وتكون تلك الشقوق مليئة بالغازات البركانيّة التي تكون بتماس مع معادن متنوعة. وعلى الرغم من شروط الوسط البيئية القاسية, فإنّ آليتين تشكلان جذر الحياة يمكن أن تظهرا فيها, هما: تضاعف الجزيئات الحيوية { وهنا بمعنى التكاثر } + ظهور جزيئات حيوية جديدة انطلاقاً من جزيئات حيوية متشكلة سابقاً { وهنا يعني التطور }.

في مستهلّ هذه السلسلة من التفاعلات التي قادت بالنهاية إلى تشكيل صيغ حياة خليوية: يوجد فقط بضع حموض أمينية, والتي تشكلت اعتباراً من غازات بركانيّة بواسطة التحفيز المعدنيّ. فلم تقم اوائل الجزيئات الحيوية بتحفيز تركيبها الخاص فقط, بل كذلك انتاج كل مجموعة جديدة من الجزيئات الحيوية. يصرّح استاذ البيوكيمياء Günter Wächtershäuser في جامعة Regensburg, قائلاً:" وفق هذه الصيغة تبدأ الحياة بدافع الحاجة, وفقاً لقوانين كيميائية جرى اقرارها سابقاً وفي اتجاه محدّد مُسبقاً ". لقد طوّر هذا الاستاذ آليّة استقلاب ذاتيّة التوليد autogenerador – نظرياً, حيث انه ولسوء الحظّ للآن لا نمتلك اثبات تجريبيّ.
الآن, علماء مع Claudia Huber و Wolfgang Eisenreichمن رئاسة قسم البيوكيمياء في مكتب الكيمياء بجامعة ميونيخ التقنية, وبتعاون وثيق مع الاستاذ Wächtershäuser: تمكنوا ولأوّل مرّة من الاثبات التجريبيّ لامكانية وجود آليّة تحفيز ذاتيّ utoestimulador. حفّاز يشتمل على مركبات معدنية للتحوّل كالنيكل, الكوبالت أو الحديد والذي يمتلك دور رئيسيّ في تلك التفاعلات. لا يوفّر فقط تشكيل اوائل الجزيئات الحيوية, بل كذلك يبدأ سلسلة من التفاعلات. السبب في حصول هذا, هو: تتحد الجزيئات الحيوية المتشكلة حديثا اعتباراً من الغازات البركانيّة بمركز الحفّاز لمعدن التحول للسماح بتفاعلات كيميائية تالية, وبالتالي توليد جزيئات حيوية جديدة كليّاً. يفسّر Wächtershäuser, قائلاً:" يشكّل الربط بين الحفّاز ومُنتج تفاعل عضويّ: الخطوة الاولى. تظهر الحياة فيما لو يحصل هناك شلّال من الارتباطات تلك, وتصل تلك الحياة الاوليّة بالنهاية لتكوين المادة الجينية الوراثية واوائل الخلايا ".

قام العلماء خلال تجاربهم بعمل محاكاة لظروف قنوات تدفق السائل البركاني – المائيّ الحراريّ, وأقاموا نظام مائيّ – معدني عضويّ sistema acuoso-organometálico والقادر على انتاج كل مجموعة جزيئات حيوية مختلفة, من بينها الاحماض الامينية: الغليسين glicina + الألانين alanina . وهنا يتم توفير مصدر الكاربون: من مركب السيان ciano والعنصر المُختزل* أوّل أوكسيد الكاربون. ينتج لدينا كون مركبات النيكل الحفّازات الأكثر فعاليّة في تلك التجارب أو الاختبارات.

يُضيف العلماء لاحقاً منتجات الغليسين والألانين بنظام آخر, قام من جديد بتوليد جزيئين حيويين جديدين. النتيجة: ساهما الحمضان الامينيان بزيادة الانتاجيّة المتحصلة في النظام الثاني بعامل خماسيّ: كل جزيء حيوي يعطي 5 جزيئات حيوية جديدة { كما فهمت تعبير عامل 5 .. فينيق }.

في تجارب مستقبلية, سيحاول العلماء اعادة الخلق بدرجة دقّة أكبر تطال ظروف النظام البركانيّ – المائيّ الحراريّ, حيث يمكن ان تكون قد ظهرت الحياة آلاف ملايين الأعوام. يتابع شرحه Wächtershäuser:" لتحقيق هذا المقصد, يجب علينا محاكاة مراحل محددة بنموّ نظام السائل البركانيّ – المائيّ الحراريّ لاجل تحديد البارامترات الرئيسيّة. واعتباراً منها يمكننا التوصُّل إلى بناء منطقيّ للمحرّك السائليّ ".

هذه الدراسات تُثبت جدوى البحث عن اصل الحياة في المياه الساخنة المتواجدة في قنوات الجريان البركانيّة. حيث تُبرز النتائج فوائد هذه النظرية مقارنة بمناهج بحث أخرى. ففي قنوات الجريان, الحرارة, الضغط وph** : تتغيّر بطول طريق الجريان, وبهذا الشكل, يتم توفير طيف متدرج من الظروف { او الشروط } والمناسبة لكل المراحل, من التطور الاولي إلى تكوين المادة الجينية الوراثية (ARN/ADN) .

تكون الخاصيّة الأهمّ لهذا النظام هو استقلاليته: وبخلاف فكرة ما قبل الحيوية الباردة, لم يتوقف الاستقلاب الأول على حوادث احتماليّة { عرضيّة } أو على تراكم مركبات اساسية بطول آلاف الأعوام. يتقدمّ أصل الحياة وفق مسارات محددة, محددة سلفاً عبر قواعد كيميائية – عملية محددة كيميائياً, حيث تعطي المجال لشجرة كل صيغ الحياة.

يُشرف على هذا العمل :

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

هوامش

* المختزِل (أو المُرجـِع) في الكيمياء هو أي عنصر أو مركب كيميائي في تفاعل أكسدة-اختزال والذي يقوم بمنح إلكترون أو أكثر إلى نوع كيميائي آخر. بهذه العملية فإن المختزل يُؤكسَد، ويمنح الإلكترونات إلى المؤكسد. بعبارة أخرى فإن المختزل يخضع لعملية أكسدة، والمؤكسد يخضع لعملية اختزال.
فعلى سبيل المثال ففي التفاعل أدناه:
2[Fe(CN)6]4− + Cl2 → 2 [Fe(CN)6]3− + 2 Cl−
فالمختزل هنا هو أيون فيرو سيانيد (−4[Fe(CN)6]) والذي يمنح إلكتروناً إلى ذرة الكلور ويتحول إلى فيريسيانيد (−3[Fe(CN)6])، أي أن حالة أكسدة الحديد تغيرت من +2 إلى +3 (عملية أكسدة)، وفي الوقت نفسه فإن غاز الكلور هو المؤكسد، والذي اختـُزل بدوره إلى أيون الكلور.
أما في الكيمياء العضوية فغالباً ما يبسط مبدأ انتقال الإلكترونات أثناء عملية الاختزال بالإشارة إلى إضافة الهيدروجين إلى جزيء ما. فعلى سبيل المثال فإن البنزين يختزل إلى حلقي الهكسان بوجود حفاز من البلاتين (عملية هدرجة):
C6H6 + 3 H2 → C6H12

** دليل شوارد الهيدروجين (الأس الهيدروجيني) أو درجة الحموضة أو الباهاء أو القوة الهيدروجينية (بالإنكليزية: power of hydrogen or pH) ويرمز لها بالرمز pH هي القياس الذي يحدد ما إذا كان السائل حمضا أم قاعدة أم متعادلا. تعتبر السوائل ذات درجة حموضة أقل من 7 أحماضا وتعتبر السوائل ذات درجة حموضة أعلى من 7 محلولا قلويا أو قواعد. أما درجة الحموضة 7 فهي تعتبر متعادلة وهي تساوي حموضة الماء النقي على درجة حرارة 25 مئوية. ويمكن معرفة درجة حموضة أي محلول باستخدام مؤشر الرقم الهيدروجيني
درجة الحموضة (يسمونها أحيانا الرقم الهيدروجيني) هي سالب لوغاريثم تركيز أيون الهيدروجين في محلول ما ويشير الي درجة حموضة ذلك المحلول ، ويمكن قياسه عن طريق مؤشر الرقم الهيدروجيني.

الهوامش منقولة / يُرجى التدقيق

النص الاساس بالقسم الاجنبي

تعقيبي

صورة وابلٌ من التفاعلات في أصل الحياة

صورة وابلٌ من التفاعلات في أصل الحياة :: تعاليق

صورة وابلٌ من التفاعلات في أصل الحياة