معرفی یک مدل چالش برانگیز در مورد منشاء حیات

دانشمندان مدلی ابداع کرده‌اند که توضیح می‌دهد چگونه مولکول‌ها می‌توانند به سرعت خود را در ساختارهایی شبیه به زندگی سازماندهی کنند و دیدگاه‌های سنتی در مورد منشاء حیات را به چالش بکشند.

به گزارش تکناک، این گروه‌های خاص از مولکول‌ها می‌توانند اولین چرخه‌های متابولیکی خود تکثیر شونده را ایجاد کنند، ویژگی که به طور جهانی در سیستم‌های بیولوژیکی وجود دارد و در تمام اشکال زندگی سازگار است. طبق این الگو، اولین مولکول‌های زیستی باید از طریق فرآیندهای آهسته و ناکارآمد با هم جمع شوند.

به نظر می رسد چنین تشکیل آهسته خوشه ای با سرعت ظهور حیات ناسازگار است. دانشمندان بخش فیزیک ماده زنده از MPI-DS اکنون یک مدل جایگزین ارائه کرده اند که تشکیل خوشه و در نتیجه شروع سریع واکنش های شیمیایی مورد نیاز برای تشکیل حیات را توضیح می دهد.

وینسنت اوازان-ریبول، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید: برای این کار، ما مولکول‌های مختلفی را در یک چرخه متابولیکی ساده در نظر گرفتیم، که در آن هر گونه یک ماده شیمیایی را تولید می‌کند که توسط گونه بعدی استفاده می‌شود.

او ادامه می‌دهد: تنها عناصر موجود در این مدل، فعالیت کاتالیزوری مولکول‌ها، توانایی آن‌ها در پیروی از گرادیان غلظت مواد شیمیایی تولیدی و مصرفی، و همچنین اطلاعات مربوط به ترتیب مولکول‌ها در چرخه است.

در نتیجه، مدل، تشکیل خوشه‌های کاتالیزوری از گونه‌های مولکولی مختلف را نشان داد. علاوه بر این، رشد خوشه ها به طور تصاعدی سریع اتفاق می افتد. از این رو مولکول ها می توانند خیلی سریع و در تعداد زیاد در ساختارهای دینامیکی جمع شوند.

علاوه بر این، تعداد گونه‌های مولکولی که در چرخه متابولیک شرکت می‌کنند، نقش کلیدی در ساختار خوشه‌های تشکیل‌شده بازی می‌کنند. رامین گلستانیان، مدیر MPI-DS، خلاصه می‌کند: مدل ما منجر به انبوهی از سناریوهای پیچیده برای خود سازمان‌دهی می‌شود و در مورد مزایای عملکردی که برای تعداد فرد یا زوج گونه های شرکت کننده ایجاد می شود پیش‌بینی‌های خاصی را انجام میدهد. قابل توجه است که فعل و انفعالات غیر متقابل همانطور که برای سناریوی جدید پیشنهادی ما لازم است به طور کلی در تمام چرخه های متابولیک وجود دارد.

در مطالعه دیگری، نویسندگان دریافتند که خود جذب شوندگی برای خوشه‌بندی در یک شبکه متابولیک کوچک مورد نیاز نیست. در عوض، اثرات شبکه می‌تواند باعث تجمع کاتالیزورهای خود دفع شونده شود. با این کار، محققان شرایط جدیدی را نشان می دهند که در آن تعاملات پیچیده می تواند ساختارهای خود سازماندهی ایجاد کند.

به طور کلی، بینش‌های جدید هر دو مطالعه مکانیسم دیگری را به نظریه چگونگی ظهور زندگی پیچیده از مولکول‌های ساده اضافه می‌کنند و به طور کلی نشان می‌دهند که چگونه کاتالیزورهای درگیر در شبکه‌های متابولیک می‌توانند ساختارها را تشکیل دهند.