علماء يكشفون أصل عملية أساسية لدى الكائنات الحية!

يعد التمثيل الغذائي عملية أساسية لدى الكائنات الحية لتحويل الوقود إلى طاقة، ولكن أصله التطوري هو لغز طويل الأمد.

والآن، وجدت دراسة أجراها باحثون أمريكيون أن تفاعلا بسيطا بين مادتين كيميائيتين، الغليوكسيلات والبيروفات، في حساء الأرض البدائي منذ مليارات السنين، ربما أدى إلى الشكل الأول من التمثيل الغذائي كما نعرفه.

واليوم، تستخدم معظم الكائنات الحية عملية تسمى "دورة كريبس" - وهي عملية معقدة من ثماني خطوات تحول الغلوكوز إلى طاقة خلوية - لاستقلاب الطعام. إنها عملية معقدة وحساسة للغاية يتم التحكم فيها عن كثب بواسطة إنزيمات مختلفة.

ومع ذلك، وجد فريق العلماء أنه عندما يتفاعل الغليوكسيلات والبيروفات ببساطة في الماء، فإنها تصنع جميع المواد الكيميائية اللازمة لنسخة من "دورة كريبس".

ويقول الباحثون إنه من الممكن أن تكون هاتان المادتان الكيميائيتان غير الضارتين دفعتا إلى إصدار بدائي وغير فعال وغير متحكم فيه، من "دورة كريبس".

ونتيجة لذلك، ربما تكون الحياة الناشئة على الأرض قادرة على الاستفادة من هذه العملية، والبدء في توليد الطاقة.

وحاول البحث السابق في هذا اللغز العثور على المعادن، التي من شأنها أن تكون بمثابة بدائل بدائية لكل إنزيم يتحكم في مرحلة من الدورة.

ومع ذلك، ثبت أن العثور على ثمانية من هذه المحفزات المعدنية أمر مستحيل، وتوقف البحث.

وكان البروفيسور غريغ سبرينغستين من جامعة فورمان، والدكتور رامانارايانان كريشنامورثي في ​​معهد Scripps للأبحاث، جزءا من فريق اتخذ نهجا مختلفا.

وبدلا من البحث عما يعتقد الباحثون أنه يجب أن يكون هناك، فإن الدراسة الجديدة، التي نُشرت في مجلة Nature Chemistry، تبحث في ما كانوا يعرفون بالفعل أنه موجود.

وقال الدكتور كريشنامورثي لمجلة Quanta: "نظرنا في الأساس إلى الجزيئات الصغيرة التي ستكون متاحة وماذا ستكون كيمياؤها".

واستقروا على الغليوكسيلات والبيروفات كمواضيع اختبار مثالية، ووضعوها في ماء دافئ لتكرار الطريقة التي اختلطت بها في المراحل البدائية للأرض.

وما وجدوه كان مذهلا، حيث أنتج التفاعل عددا لا يحصى من المواد الكيميائية بما في ذلك نظائرها المختلفة لتلك التي نراها اليوم في "دورة كريبس".

وأذهلت التجربة البسيطة ونتائجها معدي الورقة البحثية، حيث وصفها الدكتور كريشنامورثي بأنها "سهلة بشكل محرج".

وعادة ما تكون التفاعلات الكيميائية دقيقة ومزاجية ويصعب إتقانها، وتتطلب مراقبة مستمرة وإجراءات دقيقة.

ومع ذلك، كان رد الفعل هذا بسيطا جدا، ويمكن أن يقوم به طفل في المدرسة.

وقال البروفيسور سبرينغستين: "كل ما تحتاج فعله حقا لبدء المسار هو إسقاط مادتين متفاعلتين مستقرتين في الماء المخزن وإلصاقها على لوح تسخين دافئ".

ولم يقم البحث بفك شيفرة الدورة أو الآلية أو المسار بالكامل، وبدلا من ذلك كشف كيف يمكن إنتاج المواد الخام لدورة كريبس البدائية. وقد تكون هاتان المادتان الكيميائيتان أرستا الأسس لظهور ما يمكن أن نعرفه باسم "دورة كريبس".

ويقول الباحثون في دراستهم إن التسلسل الناشئ يمكن أن يؤدي إلى "ظهور مسارات معقدة بشكل متزايد تعمل تحت السيطرة التحفيزية".

وبعد ذلك، يريد الباحثون معرفة المزيد حول كيفية تشكل المركبات الوسيطة وتفاعلها وتناسبها مع الصورة الأوسع لعملية التمثيل الغذائي ككل.

ويعتبر أصل التمثيل الغذائي، وهو عملية حاسمة يجب فهمها من أجل معرفة كيف تطورت الحياة أولا، الكأس المقدسة للعديد من علماء الكيمياء الحيوية، ولا يقل أهمية عن معرفة كيفية ظهور الحمض النووي والحمض النووي الريبي وتشكيل الشيفرة الوراثية في كل كائن حي./انتهى