اولين موجودات زنده : آغاز سناريوي تكامل

[پیمان هادی فرکوش]

همه ما ميدانيم اولين موجود زنده كه مي شده است نام موجود زنده به آن داد طبيعتا در سطح مولكولي بوده است.

مولكول هايي كه تنها از RNA تشكيل يافته اند. ويروئيد ها كه امروزه بعنوان انگل گياهان مشاهده مي شوند ، موجوداتي هستند كه هيچ چيز ندارند جز RNA. موجوداتي مشابه ويروئيد ها احتمالا اولين موجودات زنده بوده اند..



در طي تکامل حيات ابتدا بيومولکول ها ايجاد شده اند. احتمالا اولين شکل حيات RNA بوده است. زيرا يک موجود زنده داراي سه ويژگي بايد باشد: 1- تکثير کند ؛2- داراي اطلاعاتي باشد که انها را به نسل بعد منتقل کند ؛ 3- داراي فعاليت کاتاليتيک (آنزيمي) باشد.

آن خصوصيتي که در مورد مولکول هاي منشا حيات الزامي است و ضرورت داشتن آن براي اين مولکول ها ، کاملا منطقي بنظر مي رسد ، توانايي کاتاليز واکنش هايي است که بطور مستقيم و يا غير مستقيم به توليد مولکول هاي بيشتري از خود بيانجامد که خود کاتاليزور باشند. آن مولکول هايي که به موثرترين وجهي به توليد مقادير بيشتري از نوع خود کمک کنند ، مواد خام موجود را مصرف کرده و مانع از توليد ترکيبات و پليمرهاي ديگر مي شوند.

سيستم خود کاتاليز گر ويژگي هاي مهمي که در بالا به آن اشاره شد داراست. پلي پپتيد ها (آنزيم ها) کاتاليزورهاي توانمند موجودات زنده هستند ولي هيچ موردي ديده نشده است که يک پروتئين بتواند توليد پروتئين ديگري را با همان توالي کاتاليز کند.

گزينه ديگر RNA است. RNA داراي توالي است ، در بعضي ويروس ها ژنوم RNAيي وجود دارد که مي تواند تکثير نمايد ، و بالاخره در ماهيت بعضي از RNA ها خاصيت آنزيمي کشف شده است. بعنوان مثالي از RNAي آنزيمي مي توان به ريبوزوم ها اشاره کرد که rRNA بميزان زيادي در سنتز پروتئين مشارکت مي کند.

نتيجه- مولکول RNA داراي دو ويژگي است: 1- اطلاعات رمز شده اي دارد و با فرايند همانندسازي آنها را بفرزندان خود منتقل مي نمايد ؛ 2- ساختار تا خورده ويژه اي دارد که بکمک آن بطور انتخابي با مولکول هاي اطرافش برهم کنش مي کند و به شرايط محدود محيط خود پاسخ مي دهد. اين دو ويژگي يکي اطلاعاتي (Informational) و ديگري عملکردي (Functional) از عناصر الزامي تکامل هستند. توالي نوکلئوتيدي يک مولکول RNA را مي توان به ژنوتيپ و ساختار سه بعدي و تا خورده آن را مي توان به فنوتيپ تشبيه کرد.
.
يک مولکول RNA اطلاعات ژنتيکي مربوط به پلي پپتيدي خاص را بشکل رمز شده حمل مي نمايد ، حال آنکه ساير مولکول هاي RNA ، نقش واسط يا آداپتور را ايفا کرده و هر کدام به اسيد آمينه ويژه اي متصل مي گردند. اين دو نوع مولکول RNA با تشکيل جفت باز هاي مکمل با يکديگر ، اين امکان را فراهم مي سازند تا توالي هاي نوکلئوتيدي (در RNA) اتصال اسيد هاي آمينه اي را که توسط RNAهاي واسط مهيا شده اند ، در قالب يک زنجيره پلي پپتيدي در حال رشد هدايت کنند. ميلياردها سال پيش نيز احتمالا پيشينيان و اشکال ابتدايي همين دو نوع مولکول RNA توانسته اند اولين سنتز پروتئين را بدون کمک پروتئين هاي ديگر به پيش برند. در ابتداي حيات مولکول RNA بطرزي ناشيانه توليد پروتئين هايي را کاتاليز کرده است که بعضي از اين پروتئين ها بعدا به همانندسازي خود RNA کمک کرده اند.

مرحله حساس بعد ، تشکيل غشا است زيرا اين مولکول هاي اوليه در معرض عوامل مخرب قرار دارند و بايد محافظت شوند. اينجا بود که تجمع فسفوليپيدها شکل گرفت و ساختار غشايي اطراف مقداري از اين مولکول هاي اوليه شکل گرفت. همچنين با نسخه برداري DNA از روي RNA اولين ژنوم هاي DNAيي پا به عرصه گذاشتند و ياخته هايي با ژنوم DNA ايجاد شدند.
در ادامه مسير شکل گيري فرايند هاي متابوليکي (گليکوليز ، تثبيت ازت ، فتوسنتز) بود. امروزه دهنده الکترون (احيا کننده) به سيستم هاي فتوسنتزي آب است ، ولي در موجودات فتوسنتزي اوليه ، اين احيا کننده مولکول H2S بوده است. تا آن زمان زندگي بي هوازي بر روي کره زمين جريان داشت تا با فعاليت سيانوباکتري ها اولين توليد کننده هاي اکسيژن پديدار شدند.


بالاخره همزيستي پروکاريوت ها را با يوکاريوت ها داشته ايم که باعث تشکيل اندامک هاي ميتوکندري و کلروپلاست شده اند و نهايتا توليد هسته را در ساختار هاي يوکاريوت ها داشته ايم که بدين ترتيب طي چند ميلياردسال ياخته يوکاريوت هوازي بوجود آمد.
.
موجودات ساده تر از ويروس ها نيز موسوم به ويروئيد ها وجود دارند. ويروئيد ها در ياخته هاي گياهي ديده شده اند. آنها مولکول هاي حلقوي و کوچک RNA هستند. در واقع ويروئيدها را مي توان RNA ويروس هاي بدون کپسيد ناميد. اين موجودات با نسخه برداري RNA و پردازش آن تداخل مي کنند.