ليس سراً أن العلماء يحبون الجدال ـ نشر نظريات متنافسة ، وهم يهتفون بالأفكار في المؤتمرات وحتى يناقشون بعضهم البعض على تويتر. هذه الحجج مفيدة للتخلص من الأفكار السيئة. ولكن بين الحين والآخر ، يتم تجاهل فكرة جديرة بالاهتمام.
هذا ما حدث لفكرة اقترحها العالم السوفيتي ألكسندر أوبارين منذ قرن تقريبًا حول كيفية تكوين الحياة لأول مرة على الأرض. الآن يتم إحياء فكرته ، والفوز بالحجج المؤيدة لها.
تنبأ Oparin بأن أشكال الحياة الأولى كانت عبارة عن مجموعات سائلة عائمة في حساء أساسي من اللبنات الأساسية للحياة: الميثان والأمونيا ومزيج من المواد العضوية الأخرى المعلقة في الماء. اقترح أن هذه المجموعات منفصلة بشكل تلقائي عن محيطها ، مثل قطرات الزيت في الماء ، وأمسك بنيات البناء أثناء مرورها - مما يجعل الاتصال بين المكونات الرئيسية أسهل داخل القطرة مما يحدث في الخارج. واقترح أن وجود اتصال إضافي بين المكونات جعل التفاعلات الكيميائية ممكنة والتي كانت ضرورية لتكوين الحياة.
واصل أوبارين إجراء تفاعلات كيميائية أساسية داخل قطرات أنبوب الاختبار التي تؤكد نظريته. أظهرت تجاربه أن القرب الوثيق بين المكونات داخل القطرات يمكن أن يشكل سلسلة قصيرة من الحمض النووي الريبي ، وهو أحد الجزيئات التي تخزن المعلومات في الخلايا الحديثة (على غرار الحمض النووي). كانت فكرته أنيقة وبسيطة. من المنطقي أن تتفاعل كتل البناء المزدحمة على الأرجح أكثر من تفاعلها مع بعضها البعض ، تمامًا مثل الطريقة التي يحتمل أن يتحدث بها الأشخاص في حافلة مزدحمة أكثر من الوقت الذي يمكنهم فيه الجلوس بمفردهم على حافلة فارغة.
وحيث تحتوي الخلايا الموجودة في البكتيريا والنباتات وأجسامنا على أغشية أو جدران خلايا تحدد داخل وخارج الخلية ، فإن مجموعات Oparin منفصلة عن محيطها دون حدود. تعتبر القطرات أكثر لزوجة من بيئتها - مما يعني أنها تتمتع بزيت كثيف ودائم من الزيت بينما محيطها يشبه الماء. القوام المختلفة تعني أن تلك القطرات الشبيهة بالنفط تفضل التفاعل مع بعضها البعض عبر التفاعل مع محيطها المائي. الكائنات البدائية التي انفصلت عن محيطها مثل هذا تحتاج إلى تطوير أجزاء أقل من الخلايا الحديثة مع الأغشية - وهي خطوة مفيدة في تكوين الحياة.
لسوء الحظ ، منعت السياسة والفهم المحدود للبيولوجيا المجتمع العلمي من تبني أفكار Oparin الضعيفة ، بغض النظر عن مدى أناقتها. في البداية ، تم نشر أفكاره باللغة الروسية ولم تحظ باهتمام كبير خارج بلده الأصلي. بمجرد ترجمتها ، بدأ العلماء في جميع أنحاء العالم لمناقشة عمله. لكن بما أنه كان عالمًا سوفييتيًا ، فإن الكثير مما اقترحه قد تمت صياغته في الفلسفة الماركسية ، مما دفع العلماء الغربيين إلى رفض أفكاره خلال الحرب الباردة. وكان من الصعب فهم كيف يمكن لمجموعات أوبارين أن تؤدي إلى تطور خلية حديثة ؛ أجزاء من القطيرات التي استخدمها تحتوي على مكونات غير موجودة في خلايانا. لذلك ، نسي علماء الأحياء أوبارين.
التقديم السريع حتى عام 2018: لاحظ عالمان متعاونان ، جاريد شريدر من جامعة واين ستيت وسيث تشايلدرز من جامعة بيتسبيرغ ، شيئًا مثيرًا للاهتمام داخل البكتيريا المفضلة لديهم. البروتين الذي كانوا يدرسون التجمعات المكونة له داخل جسم البكتيريا - وأجروا تجارب تُظهر أن هذه التجمعات تفصل تلقائيًا قطرات السائل مثل المجموعات التي اقترح Oparin أنها أشكال الحياة الأولى.
بعد فترة وجيزة ، في جميع أنحاء العالم في ألمانيا ، وجد الباحثون في معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية المزيد من المجموعات. كانوا يدرسون نوعًا مختلفًا من البكتيريا التي تؤدي تثبيت الكربون — عملية إخراج ثاني أكسيد الكربون من الجو وتحويله إلى جزيئات أكسجين وسكر تغذي البكتيريا. عندما قام هؤلاء الباحثون بخلط أجزاء من البروتين لتثبيت الكربون ، فوجئوا بما وجدوه. تجمّع الخليط معًا ، ووجدوا أن الكتل عبارة عن قطرات سائلة منفصلة تلقائيًا ، مثل مجموعات أوبارين وتلك التي وجدها تشايلدرز تعيد هذه الاكتشافات تنبؤات Oparin إلى النقاشات الحديثة حول أصول الحياة. من الأسهل تصور قطرة عائمة حرة كأصل للحياة عندما تستخدم الخلايا الحديثة قطرات داخل أجسامها لتنظيم ردود فعل مهمة.
العثور على قطرات داخل الخلايا البكتيرية أمر مثير بشكل خاص لفهم كيف بدأت الحياة. على الرغم من أن الباحثين الذين عثروا على البكتيريا في البكتيريا ليسوا أول أمثلة للقطرات في الخلايا الحديثة - رآهم عالم برينستون يدعى كليفورد بروغوين في خلايا دودة قبل بضع سنوات - إلا أنه من المنطقي أن يكون أولئك الموجودون داخل البكتيريا أقرباء أقرب إلى العائمة قطرة الأجداد من أي في خلايا الحيوانات والنباتات أكثر تعقيدا.
ولكن حتى القطيرات البكتيرية هي خطوات عديدة للتطور تتجاوز أسلاف Oparin العائمة الحرة. لفهم القطرات المبكرة تمامًا ، يحتاج العلماء إلى دراسة عدد كبير من القطرات عبر مجموعة متنوعة من الأنواع. عند القيام بذلك ، يأملون في تحديد الميزات التي تشترك فيها جميع القطرات الحديثة. قد تكون موروثة من سلف مشترك عائم. في الوقت الحالي ، لا ينبغي أن يكون العثور على مزيد من القطرات للمقارنة أمرًا صعبًا للغاية: فالعمليات الأيضية التي تؤدي إلى تكوين القطيرات يتم تنفيذها بواسطة أنواع كثيرة من البكتيريا ، وكلها يمكن أن تشكل قطرات للعلماء لمقارنتها. قبل بضعة أشهر فقط.
تعليقات