أصل الحياة: في وقت مبكر على كوكب الارض ، الحديد ساعد ال RNA لتحفيز نقل الالكترون


19 مايو 2013 -

أظهرت دراسة جديدة ان التحولات البيوكيميائية المعقدة ممكنة في ظل الظروف التي كانت سائدة عندما بدأت الحياة على الأرض في وقت مبكر.

وتبين الدراسة أن الحمض النووي الريبي RNA قادر على تحفيز نقل الإلكترون في ظل ظروف مماثلة لتلك التي كانت على الأرض في وقت مبكر.

لأن انتقال الإلكترون وتحركه من نوع من الأنواع الكيميائية إلى أخرى،يتضمن العديد من العمليات البيولوجية - بما في ذلك التمثيل الضوئي والتنفس واختزال الحمض النووي الريبي RNA الى DNA فان نتائج الدراسة توحي ربما كانت هذه التحولات البيوكيميائية المعقدة ممكنة عندما بدأت الحياة.


هناك أدلة كثيرة على أن تطور الحياة مرت مرحلة مبكرة عندما لعب RNA دورا أكثر مركزية، قبل ظهور الحمض النووي RNA والبروتينات المشفرة.
خلال ذلك الوقت، اي منذ أكثر من 3 مليارات سنة، كانت البيئة تفتقر للأوكسجين ولكن كان هناك وفرة من الحديد قابلة للذوبان.

وقال لورين وليامز، أستاذ في كلية الكيمياء والكيمياء الحيوية بمعهد جورجيا للتكنولوجيا "دراستنا تبين أنه عندما اتحد ال RNA مع الحديد في بيئة خالية من الأكسجين، فان الحمض النووي الريبي RNA كانت له قابلية قوية والقدرة على تحفيز نقل الكترون واحد، وهي عملية معقدة في الكيمياء الحيوية وأكثرها تطورا، ولكنها غير مميزة سابقا للحمض النووي الريبي".

كان من المقرر أن يتم نشر نتائج الدراسة على الإنترنت في 19 مايو 2013، في مجلة نيتشر الكيمياء . وقد رعى هذه الدراسة معهد البيولوجيا الفلكية ناسا، الذي أنشأ مركز للأصول وتطور الريباسي (Ribo Evo) في معهد جورجيا للتكنولوجيا.

الغلاف الجوي للأرض كان خالي من الاوكسجين منذ أكثر من 3 مليارات سنة. عندما بدأ الأوكسجين الحر يدخل البيئة كمنتج من التمثيل الضوئي، حول الحديد في الأرض الى صدأ ،وشكل خامات الحديد التي يتم استخراجها في هذا الزمن من المناجم

تسبب الأوكسجين الحر التي انتجتهه الكائنات الحية المتطورة الحديد ليكون سام، على الرغم من أنه كان - ولا يزال - وهو شرط للحياة. ويرى ويليامز ان التحول البيئي سبب تحول بطيء من استخدام الحديد إلى المغنيسيوم ل RNA لعملية التحفيز


وقد استخدم البروفسور وليامز ومدرسة معهد جورجيا للتكنولوجيا الكيمياء والكيمياء الحيوية وطالب ما بعد الدكتوراه هسياو جيالونغ استخدمت مقايس البيروكسيديز القياسية للكشف عن نقل الإلكترون في محلول مكون من الحمض النووي الريبي وإما أيون الحديد، لل Fe2 +، أو أيون المغنيسيوم، MG2 +.

لعشرة 10 أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي، لاحظ الباحثون التحفز في انتقال الكترون واحد بوجود الحديد وعدم وجود الأكسجين.

Origins of Life: In Early Earth, Iron Helped RNA Catalyze Electron Transfer