حیات روی زمین تنها از RNA سرچشمه نگرفته است

در حال حاضر، توضیح پیشرو برای پاسخ به پرسش‌های مطرح شده در مورد چگونگی رشد و گسترش حیات روی زمین از سوپ بنیادین در زمانی حدود ۳.۸ میلیارد سال پیش را تحت فرضیه‌ای به نام «دنیای مبتنی بر RNA» یا (RNA world) می‌شناسند. این فرضیه پیشنهاد می‌کند که RNA در وهله‌ی نخست به وجود آمده و در نهایت زمینه‌ی پیدایش DNA را به وجود آورده است که مولکول DNA هم در ادامه به تشکیل زندگی پیچیده به شکلی که ما امروزه می‌شناسیم منجر شده است.

 اما در حال حاضر یک تیم پژوهشی از شیمی‌دانان موسسه‌ی تحقیقاتی اسکریپس در کالیفرنیا به شواهدی دست یافته‌اند که بر پایه‌ی آن بیان می‌شود که RNA قادر نیست تا به صورت پایدار منجر به رشد و گسترش DNA شود. یافته‌ی فوق در ادامه‌ به این پیشنهاد منتهی می‌شود که شاید در واقع دو مولکول به طور همزمان در تشکیل آن نقش داشته‌اند. محقق رامانارایانان کریشنامورتی  (Ramanarayanan Krishnamurthy) سرپرست گروه تحقیق مرتبط با این گزارش گفته است:

حتی اگر شما به یک جهان تنها مبتنی بر RNA باور داشته باشید، باید به وجود ماده‌ای همراه با RNA نیز باور داشته باشید که به گسترش آن کمک می‌کند.

 چرا به جای تلاش برای تبدیل RNA به DNA با استفاده از برخی مواد شیمیایی فوق‌العاده در طی مرحله‌های زیستی، اینگونه فکر نکنیم که RNA و DNA با هم رشد یافته‌اند؟ اگر شما نیاز به یک یادآوری مختصر در زمینه‌ی اساس فرضیه‌ی جهان مبتنی بر RNA داشته باشید، در این راستا می‌توانیم اشاره کنیم که مولکول RNA در واقع کوتاه شده‌ی عبارت اسید ریبونوکلئیک (ribonucleic acid) است و به طور گسترده به عنوان "پسر عموی مولکولیِ بزرگتر" DNA (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک) شناخته شده است.

 در حالی که هر دوی آنها از نظر ساختار کاملا مشترک و مشابه هستند و شاید به تعبیری RNA همانند یک طرف نردبان DNA به نظر می‌رسد، اما نکته‌ی مهمی که باید توجه کنیم این است که RNA شکننده‌تر بوده و دارای قابلیت انعطاف کمتری نسبت به DNA است و به احتمال زیاد به همین دلیل بوده که DNA در نهایت قادر به شکل دادن ژن‌های ما شده است.

 اما بسیاری معتقدند که RNA، با وجود ضعف‌های ساختاری آن، در وهله‌ی اول از این روند پیچیده به وجود آمده است. تا جایی که بسیاری از دانشمندان پیشنهاد داده‌اند که آن را باید اولین مولکول خودهمانندساز بر روی زمین به شمار آوریم.

 بر پایه‌ی فرضیه‌ی جهان مبتنی بر RNA گفته می‌شود که RNA خود را از میان مخلوط‌های حبابی کهن روی زمین به تعبیری «سرهم‌بندی» یا مونتاژ کرده و در ادامه نیز در تبدیل اسیدهای آمینه به پروتئین‌ها و آنزیم‌ها نقش داشته است. در نهایت، همان آنزیم‌ها به RNA کمک کرده‌اند تا مولکول DNA از آن ساخته شود و این مولکول نیز منجر به پیدایش حیات پیچیده روی زمین شده است.

 به هر حال داستان کوتاه حیات روی زمین به شکلی است که در قسمت فوق اشاره کردیم. از سویی بسیاری از محققان باور دارند که در آن میان مواردی هم بوده است که در آن نوکلئوتید‌های RNA (بلوک‌های سازنده‌ی RNA) نیز احتمالا با رشته‌های تشکیل دهنده‌ی DNA مخلوط شده و منجر به تشکیل رشته‌های مخلوطی کیمرا (chimera) شده‌اند. کیمرا در زیست‌شناسی به هر سازواره یا اندامی گفته می‌شود که از دو یا چند یاخته‌ی غیر متشابه تشکیل شده است. آن رشته‌های کیمرا به احتمال زیاد یک گام مهم در انتقال از RNA به DNA بوده‌اند و شیمی‌دانانی که در آخرین مطالعه‌ی موجود در این زمینه منتشر شده نیز در واقع با همین گام یاد شده مشکل دارند.

 آنها در پژوهش خود به آزمایش این امر پرداختند که آیا RNA و DNA در واقع می‌توانند دارای رشته‌های اصلی یکسانی باشند یا خیر. در آخر مشخص شد که وقتی دو مولکول مخلوط می‌شوند، آنها بسیار ناپایدار خواهند شد. کریشنامورتی در این باره می‌گوید:

ما از دیدن یک افت بسیار عمیق در آنچه که می‌توانیم از آن با تعبیر پایداری حرارتی یاد کنیم، بسیار شگفت‌زده شده بودیم.

از یافته‌ی فوق چنین بر می‌آید که کیمراهای موجود در دنیای RNA به احتمال بسیار قوی به خاطر مولکول‌های پایدارتر RNA از بین رفته باشند یا اینکه در «خودهمانند‌سازی‌شان» موفق نشده باشند. این نخستین باری نیست که چنین موضوعی به این صورت مطرح می‌شود. پیشتر نیز جک زوستاک (Jack Szostak) برنده‌ی جایزه‌ی نوبل از دانشگاه هاروارد نشان داده بود که RNA در حین آمیخته شدن با DNA دارای نقض ساختاری است.

 حتی در سلول‌های امروزی هم، اگر نوکلئوتید RNA به طور تصادفی به یک رشته‌ی DNA بپیوندد، آنزیم‌ها به سرعت وارد عمل می‌شوند تا اشتباه ایجاد شده را برطرف کنند. بنابراین بعید به نظر می‌رسد که در زمانی به میزان ۳.۸ میلیارد سال پیش، RNA دارای سازوکار خود‌تصحیح‌کننده بوده باشد. کریشنامورتی در این باره گفت:

گذار از RNA به DNA نمی‌توانسته بدون وجود مکانیزمی برای نگه داشتن آنها به صورت جداگانه، به سادگی رخ داده باشد.

 شواهد ارایه شده به نوعی از این ایده که RNA و DNA در واقع به صورت همزمان و به طور بالقوه از مواد تشکیل دهنده‌ی مشابه در سوپ اولیه‌ی زمین به وجود آمده‌اند، پشتیبانی می‌کند. این در واقع نتیجه‌ای است که محققان در Angewandte Chemie به آن رسیده‌اند.

 آنها نخستین گروهی نیستند که چنین ایده‌ای را ارائه می‌کنند. اما یافته‌های آنها شواهدی جدید را برای حمایت از فرضیه‌ی جایگزین در زمینه‌ی ریشه‌های حیات فراهم می‌کند. اگر یافته‌های آنها به صورت قطعی تایید شوند، لزوما به این معنی نخواهد بود که RNA باعث رشد و گسترش DNA نشده است. اما این احتمال را پیش رو می‌گذارد که DNA تکامل یافته، باشد؛ حداقل در برخی حالت‌های بدوی و این تکامل بسیار زودتر از زمانی مطرح می‌شود که ما پیش‌تر انتظار داشتیم.

 متاسفانه، بدون داشتن یک ماشین زمان، بعید است که زمانی به طور روشن و مطلق پی ببریم که در پشت سپیده دم حیات روی کره‌ی زمین چه اتفاقاتی در جریان بوده است. اما واقعیت این است که با تلاش برای درک و دریافت بهتر وضعیت حیات روی زمین، شاید بتوانیم شانس و امکان بیشتری را در پیش‌بینی و تشخیص اینکه چه محل‌هایی در جهان هستی غیر از کره‌ی زمین می‌تواند مستعد وجود حیات باشد، داشته باشیم.