آیا مولکول های پیچیده و طولانی برای ساخت محفظه های سلول مانند به اوایل زندگی احتیاج داشتند؟ – ScienceDaily


محفظه های پروتوسل که به عنوان الگو برای گام مهم در تکامل اولیه زندگی روی زمین استفاده می شوند ، می توانند از پلیمرهای کوتاه ساخته شوند. پلیمرهای کوتاهتر ، که اندازه احتمالی مولکولهای موجود در اوایل زمین را بهتر تخمین می زنند ، با جداسازی فاز مایع و مایع به همان روش پلیمرهای طولانی ، محفظه ها را تشکیل می دهند. اگر چه آنها یک غشاء به آنها را جدا از محیط زیست خود را ندارد، پیشسلولها می توانید RNA جداسازی و حفظ انواع microenvironments داخلی، در برخی موارد حتی فراتر از جمله محفظه پلیمر طولانی تر است.

گزارشی در توصیف مطالعه دانشمندان ایالت پن در 23 نوامبر سال 2020 در این مجله منتشر شد ارتباطات طبیعت.

کریستین کیتینگ ، استاد محترم شیمی در پنسیلوانیا و یکی از رهبران تیم تحقیق ، گفت: “یک گام مهم در تکامل اولیه زندگی روی زمین جدایی است.” “موجودات زنده باید به نوعی از محیط زندگی خود جدا شوند. ما می خواستیم بدانیم آیا می توانیم از مولكولهایی كه اندازه آنها نزدیكتر به مولكولهای در دسترس آنها است ، محفظه هایی را به عنوان سلولهای اولیه عمل كنیم یا نه. زمین وقتی زندگی آغاز می شود. “

محققان با ترکیب دو پلیمر دارای بار مخالف در محلول ، محفظه هایی به نام “coacervates پیچیده” ایجاد کردند. پلیمرها به یکدیگر جذب می شوند و می توانند با جداسازی فاز مایع و مایع ، قطرات روغن تشکیل دهند ، همانند قطرات روغن تشکیل شده در سس سالاد هنگام جدا شدن. بسته به شرایط ، ممکن است پلیمرها به طور مساوی در محلول توزیع شوند ، ممکن است Coacervates های سلول های اولیه را تشکیل دهند یا ممکن است به هم بچسبند تا سنگدانه های جامد تشکیل دهند.

محققان طول های مختلف پلیمرهای متشکل از واحدهای باردار را از 1 تا 100 واحد مقایسه کردند. پلیمرهای طولانی تر بارهای بالاتری دارند ، بیشتر جذب یکدیگر می شوند و می توانند در دامنه وسیع تری از شرایط آزمایشی محفظه ها را تشکیل دهند.

Fatma Pir Chakmak ، دانشجوی ایالت پن در طول مطالعه و اولین نویسنده مقاله ، گفت: “ما تعداد زیادی ترکیب از انواع و طول های پلیمری را آزمایش کردیم تا بتوانیم پارامترهای تشکیل محفظه را تعیین کنیم.” “ما دریافته ایم که پلیمرهایی با طول حداکثر پنج واحد می توانند محفظه های پایدار را تشکیل دهند.”

سپس محققان توانایی محفظه های ساخته شده از پلیمرهای کوتاه را برای انجام برخی از توابع پروتوسل آزمایش کردند. محفظه ها در غلظت های مختلف نمک پایدار بودند و بسته به ترکیبات پلیمری ، قادر به حفظ یک PH قابل مشاهده در این محفظه بودند که با pH محلول اطراف متفاوت است.

Saehyun Choi ، دانشجوی پنسیلوانیا و یکی از نویسندگان این کتاب گفت: “ما نمی دانیم شرایط زندگی چگونه بود.” “این می تواند در اقیانوس ، در آب نمک یا در آب شیرین باشد. محفظه ها در غلظت نمک به اندازه کافی پایدار بودند که نشان می دهد آنها یک مدل مناسب برای هر یک از این شرایط هستند.”

وقتی مولکول های تک رشته ای RNA به محلول اضافه شدند ، محفظه های ساخته شده از پلیمرهای کوتاه تر قادر به جداسازی RNA نسبت به محفظه های ساخته شده از پلیمرهای طولانی تر بودند. مولکول های RNA در داخل محفظه ها تا 500 برابر بزرگتر از محلول اطراف متمرکز شده اند. مولکول های RNA دو رشته ای نیز از محفظه ها جدا شده و در محفظه های ساخته شده از پلیمرهای کوتاهتر پایدارتر هستند.

تیم تحقیقاتی همچنین توانایی RNA را برای حفظ ساختار تاشو و سه بعدی آن در داخل محفظه ها آزمایش کردند.

McCauley O. Meyer ، دانشجوی ایالت پن و نویسنده مقاله ، گفت: “تحت شرایطی که ما آزمایش کردیم ، RNA بیشتر ساختار ثانویه خود را تشکیل می دهد ، اما چین خوردگی طبیعی خود را به طور کامل در داخل محفظه ها حفظ نمی کند.” “اساساً ، ما هیچ تفاوتی از نظر اندازه پلیمرهای تشکیل دهنده محفظه نمی دیدیم ، بنابراین شاید ما فقط یک عنصر کلیدی را نداشته باشیم – چیزی مانند منیزیم ، که برای تاشو کاملاً طبیعی RNA مهم است.”

نتایج نشان می دهد که حتی با استفاده از اجزای کوچک ساده ، می توان محفظه هایی را ساخت که توانایی بسیاری از مشخصات اصلی سلولهای اولیه را دارند.

کیتینگ گفت: “این یافته قدرتمندی است که می بینیم می توانیم این محفظه ها را از چنین پلیمرهای کوتاهی بسازیم و به نوعی مانند تجمع RNA ، عملکرد آنها بهتر از ساخته شده با پلیمرهای طولانی تر است.” “یافته های ما نشان می دهد که حتی اگر فقط مولکول های کوچکتر در اوایل زمین موجود باشند ، محفظه های عملکردی می توانند تشکیل شوند. با گذشت زمان ، مولکول های بزرگتر می توانند در دسترس قرار بگیرند.”

محققان تأكید می كنند كه پلیمرهایی كه آنها استفاده می كنند ، جوهر مولكولهای قابل قبول زمین اولیه را به دست می آورند ، اما احتمالاً مانند آنچه در زمین اولیه وجود دارد ، جز در اندازه نیستند. آنها گفتند که در تلاش نیستند شرایط اولیه زمین را که منجر به تکامل حیات می شود ، از نو بسازند.

“آنچه ما به دنبال آن هستید یک رونوشت دقیق از آنچه پیش در میلیاردها زمین از سال اتفاق افتاده است، گفت:” فیل Bevilacqua، استاد محترم شیمی و بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی در پنسیلوانیا و یکی از رهبران این تیم تحقیقاتی. “در عوض ، ما می خواهیم بدانیم كه زندگی برای شروع چه مقدار ممكن است. ما شرایط مرزی را مطالعه می كنیم و شما باید قبل از گرفتن پلیمرهای طولانی ، پلیمرهای كوتاه داشته باشید.”

بودجه این مطالعه توسط برنامه اگزوبیولوژی ناسا تأمین شد.

تاریخچه تاریخ:

مواد تهیه شده توسط ایالت پن. اصلی ، نوشته شده توسط سام سلتیس. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*