اكتشاف كيفية تشكل الخلايا الأولى على كوكب الأرض

إن قصة بداية الحياة على الأرض هي قصة يتوق العلماء إلى معرفتها. ربما كشف الباحثون عن تفصيل مهم في حبكة الفصل الأول، يتعلق بشرح كيفية تشكل فقاعات الدهون أغشية الخلايا الأولى. جزء رئيسي من النتائج الجديدة، التي توصل إليها فريق من معهد سكريبس للأبحاث في كاليفورنيا، هو أن عملية كيميائية تسمى الفسفرة ربما حدثت في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا.

تضيف هذه العملية مجموعات من الذرات التي تحتوي على الفوسفور إلى الجزيء، مما يجلب معه وظائف إضافية، يمكنها تحويل مجموعات كروية من الدهون تسمى الخلايا الأولية إلى إصدارات أكثر تقدمًا من نفسها، وقادرة على أن تكون أكثر تنوعًا واستقرارًا ونشاطًا كيميائيًا.

يُعتقد على نطاق واسع أن هذه الخلايا الأولية كانت بمثابة لبنات بناء حيوية للكيمياء الحيوية منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، وربما خرجت من الينابيع الساخنة تحت المحيط على طول الطريق لتطور الهياكل البيولوجية الأكثر تعقيدًا. يقول الكيميائي رامانارايانان كريشنامورثي، من معهد سكريبس للأبحاث: "في مرحلة ما، نتساءل جميعًا من أين أتينا. يساعدنا هذا الاكتشاف على فهم البيئات الكيميائية للأرض المبكرة بشكل أفضل حتى نتمكن من اكتشاف أصول الحياة وكيف يمكن أن تتطور الحياة على الأرض المبكرة".

افترض كريشنامورثي وزملاؤه أنه نظرًا لانتشار هذه العملية على نطاق واسع في وظائف الجسم البيولوجية، فلا بد أن يكون الفسفرة قد شارك في المراحل المبكرة من تكوين الخلايا الأولية. من خلال تكرار الظروف التي من المحتمل أن تتطابق مع الأيام الأولى للأرض في المختبر، قام الفريق بدمج مواد كيميائية مثل الأحماض الدهنية والجلسرين لمحاولة إنشاء حويصلات أكثر تعقيدًا – هياكل تشبه الفقاعات تشبه الخلايا الأولية التي تسهل العمليات الخلوية.

مع بعض التغيير في درجة الحرارة والحموضة، تمكن الباحثون من الحصول على التفاعلات الكيميائية التي كانوا يبحثون عنها، مما يثبت أن الفسفرة ربما كانت تعمل مع تطور الخلايا الأولية في الرواسب البدائية. يقول الكيميائي سونيل بوليتيكورتي، من معهد سكريبس للأبحاث: "كانت الحويصلات قادرة على الانتقال من بيئة الأحماض الدهنية إلى بيئة الدهون الفوسفورية خلال تجاربنا، مما يشير إلى أنه كان من الممكن وجود بيئة كيميائية مماثلة قبل أربعة مليارات سنة".

ويصفه الفريق بأنه "مسار معقول" لتكوين الدهون الفوسفاتية، وهو النوع الأكثر تعقيدًا من غشاء الحويصلة. ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير من الدراسات التي يتعين علينا القيام بها قبل أن نتمكن من التأكد من كيفية ظهور الحياة على الأرض. إن النظر إلى مليارات السنين إلى الوراء ليس بالأمر السهل بالطبع، لكن العلماء يواصلون اكتشافات حول ما حدث مباشرة بعد تشكل الأرض، وكل ذلك يلعب دورًا في تحقيقاتنا في الحياة على الكواكب الأخرى أيضًا.

يقول عالم الفيزياء الحيوية أشوك دينيز، من معهد سكريبس للأبحاث: "من المثير اكتشاف كيفية تحول الكيمياء المبكرة للسماح بالحياة على الأرض. وتشير النتائج التي توصلنا إليها أيضًا إلى وجود ثروة من الفيزياء المثيرة للاهتمام والتي ربما لعبت أدوارًا وظيفية رئيسية على طول الطريق إلى الخلايا الحديثة".