وأظهرت التجربة ما يمكن أن يمنع أصل الحياة على الأرض

أجرى علماء من جامعة طوكيو، بقيادة البروفيسور نوريكازو إيتشيهاشي، تجربة جديدة باستخدام نظام RNA الاصطناعي الذي يحاكي المراحل الأولى من نشأة الحياة. وكانت النتائج مفاجئة: في ظل ظروف معينة، بدأت الجزيئات ذاتية التكاثر تموت في كثير من الأحيان. ونشرت نتائج الدراسة في البيولوجيا الجزيئية والتطور.

الجزيئات البسيطة والطريق إلى التعقيد

اليوم، الكائنات الحية هي سيمفونية كاملة من آلاف الجزيئات المختلفة. وفي فجر الحياة، منذ مليارات السنين، بدأ كل شيء مع لاعبين أكثر تواضعًا: الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات. إن كيفية نشوء مثل هذه الثروة من الأشكال والوظائف من هؤلاء الناسخين هو أحد الألغاز العظيمة لأصل الحياة.

لمعرفة ذلك، أجرى الباحثون تجارب تطورية في المختبر لعدة سنوات حتى الآن. في السابق، عملت مجموعة إيتشيهاشي مع الحمض النووي الريبي (RNA)، الذي يصنع البروتينات بنفسه لنسخ نفسه. لقد لاحظوا شيئًا مثيرًا للاهتمام: ظهرت “الطفيليات” تلقائيًا في النظام – جزيئات قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) لا تشفر أي شيء مفيد، ولكنها تتكاثر بنشاط على حساب البروتينات التي أنشأها “المضيفون”.

أجبرت هذه المنافسة كلا من المضيفين والطفيليات على التنويع. ويبدو أن الطفيليات تدفع النظام نحو مزيد من التعقيد. لكنهم يضرون أيضًا. كان السؤال هو تحت أي ظروف تساعد الطفيليات في التطور وتحت أي ظروف تدمره.

ما الذي تغير في التجربة الجديدة؟

هذه المرة، أخذ العلماء جزءًا من المجموعة السكانية من التجارب السابقة ووضعوها في مفاعل التدفق الآلي. في السابق، وبعد أكثر من 240 جيلًا، ظل تنوع الحمض النووي الريبي (RNA) مستقرًا. الآن تبين أن الصورة مختلفة تمامًا: اختفى الثراء الأصلي للأنواع بسرعة، وغالبًا ما ماتت المجموعات السكانية تمامًا.

يكمن الاختلاف في كيفية اختلاط البيئة. كلاهما يستخدم تقنية التقسيم، وهي عبارة عن قطرات صغيرة في الزيت حيث تتم التفاعلات. تندمج هذه القطرات وتنقسم، مما يسمح للجزيئات بالانتشار والهروب أحيانًا من الطفيليات.

لكن في التجارب القديمة، كان يُسكب الخليط في محلول جديد مرة واحدة فقط كل خمس ساعات – أي حوالي 20% من الحجم. في مفاعل التدفق، يدور السائل باستمرار مع التحريك اللطيف. وكانت النتيجة خلطًا أكثر تكرارًا وموحدًا.

لماذا بدأ النظام في الانقراض؟

أدى الخلط القوي إلى قمع تكاثر RNAs المضيف. انخفض تركيز الجزيئات، وذاب التنوع. وفي مثل هذه التجمعات السكانية المتناثرة، بدأ الانجراف الوراثي ــ التغيرات العشوائية التي تكاد تكون غير محسوسة في المجموعات الكبيرة ــ في لعب دور خبيث. تراكمت الطفرات الضارة بشكل أسرع، وانخفض التركيز أكثر، ونتيجة لذلك، اختفت العديد من الخطوط ببساطة.

اتضح أن تكرار خلط الوسط يؤثر بشكل مباشر على مصير الجزيئات المتضاعفة. إن الخلط كثيرًا يمكن أن يمنعهم من السيطرة والتطور إلى شيء أكثر تعقيدًا.

تضيف هذه النتيجة عنصرًا مهمًا إلى صورة أصل الحياة. فهو يشير إلى أنه ربما كانت هناك ظروف خاصة على الأرض المبكرة – لم يكن هناك اختلاط قوي للغاية في “الخلايا” البدائية – مما سمح للأنظمة ذاتية التكاثر ليس فقط بالبقاء على قيد الحياة، بل بأن تصبح أكثر تعقيدًا. وإلا فإن الحياة ربما لم تتقدم أبدًا إلى ما هو أبعد من الخطوات الأولى.