کریستالهای مایع RNA، چگونگی آغاز زندگی بر روی زمین را می‌توانند توضیح دهند؟!

مانیتور کامپیوتر، تلویزیون یا تلفن همراه شما ممکن است کلیدی برای مبدأ زندگی شما باشد.

RNA می‌تواند کریستال‌های مایعی را تشکیل دهد که به 12 نوکلئوتید اجازه می‌دهد تا زنجیره‌های کوتاه را تشکیل دهند که می‌توانند به دیگران متصل شوند. این تصویر که با میکروسکوپ نوری قطبی گرفته شده است، کریستال‌های مایع RNA را نشان می دهد. انجمن شیمی آمریکا

تعدادی از نظریات در مورد نحوه زندگی روی زمین وجود دارد، اما یک مطالعه جدید منتشر شده در 3 اکتبر در ACS Nano نشان می‌دهد که بلوک های زندگی از طریق بلورهای مایع ایجاد می شود.

کریستال‌های مایع دارای هر دو خواص مایعات و جامدات هستند – آنها مانند یک مایع جریان می یابند، اما ساختار مولکولی آنها مرتب و متقارن مانند یک کریستال جامد است. شما احتمالا با آنها آشنا هستید – صفحه نمایش کریستال مایع (ال سی دی) در بسیاری از محصولات فن آوری رایج مانند مانیتور کامپیوتر و صفحه نمایش تلویزیون استفاده می‌شود.

وضعیت مشابهی که باعث می‌شود تا صفحه تلویزیون شما روشن شود، ممکن است نقش مهمی در زندگی در زمین داشته باشد. در یک مطالعه جدید، دانشمندان دریافته‌اند که مولکول‌های کوتاه مدت RNA می‌توانند کریستال های مایع ایجاد کنند که رشد را به زنجیرهای طولانی‌تر تبدیل می‌کنند که برای رشد زندگی ضروری است.

امروز، DNA دستورات ژنتیکی ما را نگه می دارد و RNA دستورالعمل‌هایش را اجرا می کند. اما نظریه‌های علمی پیشرو نشان می دهد که زندگی در زمین در “جهان RNA” توسعه یافته است، جایی که RNA هر دو اطلاعات ژنتیکی و فعالیت های متابولیک را قبل از اینکه DNA یا پروتئین‌های شکل گرفته، پردازش کند. محققان شواهدی از این امر را در “ریبوزومها” پیدا می‌کنند که رشته‌های RNA یی هستند که مانند آنزیمها برای ترویج فرآیند متابولیک عمل می‌کنند و هنوز هم در ژنوم‌های مدرن وجود دارد. تاماسیو بلینی، یکی از همکاران تحقیق از گروه بیوتکنولوژی پزشکی دانشگاه Università di Milano ایتالیا، گفت: “قدیمی‌ترین مولکول در واقع RNA است.”

اما حتی اگر زنجیره ای از RNA انجام وظایف مهم را در اوایل پیدایش زمین انجام داد، تا به حال محققان مطمئن نبودند که چگونه این زنجیره‌ها بدون کمک پروتئین یا آنزیم های حمایتی بتوانند با هم ترکیب شوند. با توجه به تحقیق انجام شده توسط Bellini و یک گروه بین‌المللی از همکاران، کریستال مایع می‌تواند قطعات کوتاه RNA را تشکیل داده و سپس به رشته های طولانی تر و طولانی تر تبدیل شوند.

DNA (چپ) پیچیده تر از RNA (راست) است. نظریه‌های پیشرو معتقدند که زندگی در “جهان RNA” آغاز می‌شود که RNA در حال فعالیت فعلی و همچنین اطلاعات ژنتیکی موجود قبل از توسعه DNA است.
Zappys Technology Solutions (فلیکر)

محققان این امر را در سناریوهای مختلفی مورد بررسی قرار دادند که ممکن است قطعات کوچکی از RNA را به خود اختصاص دهند. آنها دریافتند که در غلظت‌های بالا، توالی‌های کوتاه RNA (شش تا 12 نوکلئوتید بلند) می‌تواند خود به خود به فازهای کریستال مایع تبدیل شود. این کریستال‌های مایع به راحتی وقتی که محققان یونهای منیزیم یا پلی اتیلن گلیکول را اضافه کردند، ساده‌تر شدند.

بعدا با افزودن یک فعال کننده شیمیایی – که باعث ارتقاء واکنش‌های شیمیایی می‌شود، محققان می توانند رشته‌های کوتاه RNA را به دیگران پیوند دهند. با این وجود، نه پلی اتیلن گلیکول و نه چنین فعال کننده شیمیایی در زمین اولیه وجود نخواهد داشت. اما، محققان معتقدند، مولکول‌های دیگر می‌توانند کار شبیه سازی مشابهی داشته باشند، اگرچه کمتر کارآمد هستند.

Bellini توضیح داد که این یافته‌های باور نکردنی ناشی از کارهای قبلی است، همان گروه متوجه شد که قطعات بسیار کوچک DNA می‌تواند خود به خودی در شرایط خاصی به بلورهای مایع تبدیل شود.

او گفت، نتایج جدید RNA، امیدوارم به ما کمک کند تا بدانیم چگونه ساختارهای پیچیده و بیومولکول ها می توانند در زمین اولیه ایجاد شوند. او اضافه کرد، “این پیشگویی که ما به ارمغان آوردیم، این است که این مطالعه ایده ی” خودسازماندهی مولکول ها “را معرفی می کند. سوال جوجه یا تخم مرغ در مورد اینکه چگونه RNA می‌تواند بدون ابزار لازم برای توسعه رشد کند، به نظر می‌رسد حل شد. و درک اینکه چگونه RNA میتواند خود را در حالتهایی مانند بلورهای مایع سازماندهی کند، میتواند در درک اینکه چرا [RNA] مولکولهای زیستی طولانیتر و پیچیده‌تر را ساخته است “کمک می‌کند که در نهایت اجازه میدهد که DNA و پروتئینها در کنار یکدیگر قرار بگیرند.

منبع: http://www.astronomy.com/news/2018/10/liquid-crystals-could-give-rise-to-life-on-earth