قد نعرف أخيرًا كيف تشكلت الخلايا الأولى على الأرض

إنّ قصة بداية الحياة على الأرض هي قصة يتوق العلماء إلى معرفتها.

وربما قد اكتشف الباحثون تفصيلًا مهمًا في حبكة الفصل الأول: ‘تفسير كيف جاءت فقاعات من الدهون لتشكل أغشية الخلايا الأولى’.

ويتمثل جزء رئيسي من النتائج الجديدة، التي توصل إليها فريق من معهد سكريبس للأبحاث في كاليفورنيا ‘Scripps Research Institute’، في أنّ عملية كيميائية تسمى: ‘الفسفرة’ ربما حدثت في وقت أبكر مما كان يُعتقد سابقًا.

وتُضيف هذه العملية مجموعات من الذرات التي تحتوي الفوسفور إلى الجزيء، مما يجلب معه وظائف إضافية يمكن أن تحول مجموعات كروية من الدهون تسمى ‘الخلايا الأولية’ إلى نسخ أكثر تقدمًا من نفسها، قادرة على أن تكون أكثر تنوعًا واستقرارًا ونشاطًا كيميائيًا.

ويُعتقد على نطاق واسع أن هذه الخلايا الأولية كانت لبنات أساسية للكيمياء الحيوية منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، وربما نشأت من الينابيع الساخنة تحت المحيط على طول الطريق إلى تطور هياكل بيولوجية أكثر تعقيدًا.

وقال عالم الكيمياء ‘رامانارايانان كريشنامورثي’، من معهد سكريبس للأبحاث: “في مرحلة ما، نتساءل جميعًا من أين أتينا؟ يساعدنا هذا الاكتشاف على فهم أفضل للبيئات الكيميائية للأرض في وقت مبكر من الأرض حتى نتمكن من الكشف عن أصول الحياة وكيف يمكن أن تتطور تلك الحياة على الأرض في وقت مبكر”.

وافترض كريشنامورثي وزملاؤه أنه نظرًا لانتشار هذه العملية على نطاق واسع في الوظائف البيولوجية للجسم، فلا بد أن تكون الفسفرة قد شاركت في المراحل المبكرة من تكوين الخلايا الأولية.

وبهدف استنساخ الظروف التي من المحتمل أن تتطابق مع الأيام الأولى لتشكل الأرض في المختبر، دمج الفريق مواد كيميائية مثل الأحماض الدهنية والجلسرين لمحاولة إنشاء حويصلات أكثر تعقيداً (وهي هياكل كالفقاعات تشبه الخلايا الأولية التي تسهل العمليات الخلوية).

وتمكن الباحثون من الحصول على التفاعلات الكيميائية التي كانوا يبحثون عنها من خلال تغيير وتبديل درجة الحرارة والحموضة، مما يثبت أن الفسفرة ربما كانت تعمل أثناء تطور الخلايا الأولية في الطين البدائي.

وصرّح الكيميائي سونيل بوليتيكورتي، من معهد سكريبس للأبحاث: “كانت الحويصلات قادرة على الانتقال من بيئة الأحماض الدهنية إلى بيئة الفوسفوليبيدات الفوسفاتية خلال تجاربنا، مما يشير إلى أن بيئة كيميائية مماثلة يمكن أن تكون موجودة قبل أربعة مليار سنة”.

ويصفه الفريق بأنه ‘مسار معقول’ لتكوين الفوسفوليبيدات، وهو النوع الأكثر تعقيدًا من أغشية الحويصلات.

ومع ذلك، هناك الكثير من الدراسات التي يتعيّن القيام بها قبل التأكد من كيفية نشأة الحياة على الأرض.

إنّ النظر إلى مليارات السنين إلى الوراء ليس بالأمر السهل بالطبع، لكن العلماء يواصلون اكتشافاتهم حول ما حدث بعد تشكل الأرض مباشرة، وكل ذلك يصب في تحقيقاتنا في الحياة على الكواكب الأخرى أيضًا.

وقال عالم الفيزياء الحيوية أشوك دينيز، من معهد سكريبس للأبحاث: “من المثير أن نكتشف كيف تحولت الكيمياء المبكرة لتسمح بظهور الحياة على الأرض. تشير النتائج التي توصلنا إليها أيضًا إلى ثروة من الفيزياء المثيرة للاهتمام التي ربما أدّت أدوارًا وظيفية ورئيسية على طول الطريق إلى الخلايا الحديثة”.

نُشر البحث في مجلة Chem.