العلماء على وشك إعادة بناء الخلية الحية الأولى

يحصل الباحثون على مادة وراثية لنسخ نفسها في إعادة إنشاء خلية أولية بسيطة كان من الممكن أن تكون موجودة منذ دهور.

تشبه الخلايا الحديثة المدن المجهرية: لديها محطات توليد الطاقة (الميتوكوندريا) ، ومقالب القمامة (الجسيمات الحالة) ، والحكومة المحلية (النواة ، مع الحمض النووي بمثابة ميثاق قانوني) ، والعديد من الأنشطة الأخرى الجارية داخل حدودها. لديهم أيضًا دورية حدودية على شكل غشاء مزدوج الطبقات يستخدم سلسلة من المضخات والمسام والقنوات التي تعمل بالبروتين للسماح بدخول العناصر الغذائية وإبعاد المواد الكيميائية والمواد الأخرى.

لكن الخلايا كانت مختلفة تمامًا عندما بدأت الحياة قبل 3.5 مليار إلى أربعة مليارات سنة. فبدلاً من كونها حواضر صغيرة ، كانت أشبه ما تكون بمحفظة تحمل تعليمات - تتكون فقط من غشاء به معلومات وراثية بداخله. كانوا يفتقرون إلى الهياكل والبروتينات التي تجعلهم يتكتلون الآن. السؤال هو: كيف إذن استطاعوا أن يأخذوا العناصر الغذائية الضرورية للبقاء على قيد الحياة والتكاثر؟.

أفاد باحثو كلية الطب بجامعة هارفارد في دورية Nature أنهم قاموا ببناء نموذج لما يعتقدون أن الخلية الحية الأولى قد تبدو عليه ، والتي تحتوي على شريط من مادة وراثية محاط بغشاء دهني. تتكون أغشية الخلايا الحديثة من طبقة مزدوجة من الأحماض الدهنية المعروفة باسم الدهون الفوسفورية. لكن في تصميم غشاء لخليتهم ، عمل العلماء مع أحماض دهنية أبسط بكثير يعتقدون أنها كانت موجودة على الأرض البدائية ، عندما تكونت الخلية الأولى على الأرجح. يقول المؤلف المشارك في الدراسة جاك زوستاك ، عالم الوراثة بجامعة هارفارد ، إن المفتاح هو تطوير مسامية كافية للسماح بدخول العناصر الغذائية المطلوبة (مثل النيوكليوتيدات ، أو الوحدات التي تشكل المادة الجينية ، أو الحمض النووي) ولكنها قوية بما يكفي لحماية المادة الجينية. من الداخل وتحفظه من الانزلاق بعد التكرار.

في محاولة لتكرار خلية مبكرة ، وضع العلماء أحماض دهنية (من المحتمل أن تكون غشاء مرشحًا) وشريطًا من الحمض النووي في أنبوب اختبار من الماء. أثناء التواجد هناك ، تشكلت الأحماض الدهنية في حلقة أو غشاء حول الجزء الجيني. ثم أضاف الباحثون وحدات نيوكليوتيدات من مادة وراثية إلى أنبوب الاختبار لتحديد ما إذا كانت ستخترق الغشاء وتنسخ الحمض النووي بداخله. النتائج التي توصلوا إليها: لقد دخلت النيوكليوتيدات الخلية ، وتمسكت بالحمض النووي وتنسخه على مدار 24 ساعة.

يقول زوستاك إن ما يجب على العلماء اكتشافه الآن هو كيف انفصلت خيوط الحمض النووي الأصلية والمقلدة وانقسمت هذه الخلية المبكرة أو تتكاثر.

يقول: "نحاول حل سلسلة كاملة من المشكلات ، خطوة بخطوة ، ونبني لتكرار نظام متطور."

يقول ديفيد ديمر ، مهندس الجزيئات الحيوية في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، إنه يعتقد أن الفريق في طريقه إلى صنع نموذج أولي لخلية بدائية لها "جميع الخصائص الأساسية للحياة".