באדיבות וויקיפדיה
המחקר של מקורות החיים על כדור הארץ הוביל מדענים לבחינה מפורטת של הביו-מולקולות הראשונות. מה היה טבען של הביו-מולקולות הראשונות? איך ומתי עברו המולקולות מתערובת אקראית של חומרים כימיים למשהו חי באמת? ביולוגים רבים מסכימים שהחיים לא היו יכולים לעבור מחומרים כימיים חסרי חיים לאורגניזמים חיים, חד תאיים בשלב אחד בלבד. במקום זאת, הוצע קיומה של צורת חיים בשלב ביניים שאין בה עדיין תאים. גילוי מולקולות ה- רנ"א המהוות זרזים, בשנות ה -80 על ידי זוכה פרס נובל תומס ר. צ'ק, העניק אמינות להצעות שהאורגניזמים החיים הראשונים היו אלה שהצליחו לשכפל מולקולות RNA. "עולם רנ"א" זה, כפי שכינה בשנת 1986 הביולוג וולטר גילברט, הפך להשערה בולטת של אחד ממקורות החיים על כדור הארץ. עם זאת, הספקנים טוענים כי יש יותר מדי בעיות עם RNA, מולקולה שנשאה את מלוא האחריות על המעבר ממצב כימי למצב ביולוגי. מדענים אלה הציעו מגוון מנגנונים ומולקולות שבאמצעותם התבצע המעבר מהכימיה לביולוגיה טרם הופעת ה- RNA. העולם הזה, עולם טרום-רנ"א, נתון לדיון מחקרי מעניין.
לפני יותר מ- 40 שנה, א' גרהם קיירנס-סמית הציע כי המולקולה הראשונה בעל יכולת השכפול היתה מולקולה שאינה אורגנית ושונה לחלוטין מ- RNA. החיים נבעו מחריגות בעולם הבלתי-אורגני. המודל שלו תאר בפירוט את המערכות של טיט (חימר) אנאורגני ביצירת מערכת משכפלת היכולה לאחסן מידע. הוא דמיין משטח טיט המכיל אי-סדרים, למשל התפלגות יוצאת דופן של אניונים (יונים טעונים שלילית). אם סידור מסוים של יונים על פני השטח, כך יכולה להתהוות שכבה נוספת שתיווצר על פני המשטח עם סידור זהה של יונים ואניונים. קיירנס-סמית החשיב תהליך שכזה כשכפול מוצלח. הברירה הטבעית תבוא לידי ביטוי בסידור מספר היונים בשכבה, המשפיע על המהירות והיעילות של היווצרות השכבה החדשה. מאחר ששכפול עצמי בתהליך זה עלול להיות מאוד לא מדויק, מודל זה נחשב מזמן בלתי מתקבל על הדעת. עד כדי כך, שאף אחד עדיין לא בדק אותו במעבדה.
באדיבות וויקיפדיה
מדענים אחרים הציעו מצבים שבהם מולקולות דומות יותר ל- RNA עשויות להיות מולקולות החיים הראשונות בכדור הארץ. מבין אלה, שתים מגיעות לישורת הסופית של הצעות בעולם טרום רנ"א. הראשון, pyranosyl RNA (pRNA), מולקולה הדומה ל- RNA ונמצאת כיום באורגניזמים חיים. ההבדל העיקרי הוא, שבמקום חמשה מרכיבים בטבעת הריבוז, ל- pRNA טבעת ריבוז המכילה שישה מרכיבים, קיים בה אטום פחמן נוסף. הטבעות מקושרות יחד לגדילים, pRNA יכול לזווג בסיסים בדיוק כמו רנ"א (כלומר ציטוזין יוצר זוג עם גואנין). אך, הגדילים הכפולים של pRNA אינם יכולים להתפתל סביב עצמם באותה דרך שבו הגדיל הכפול של ה- RNA או DNA ערוכים. היה לכך יתרון בעולם ללא חלבונים, בשמירה על קווצות הגדילים מלהסתבך במהלך השכפול. לרוע המזל, מדענים עדיין לא גילו כיצד הטבעת של שישה אטומים נוצרה על פני כדור הארץ.
האלטרנטיבה השנייה ל- RNA היא מולקולה שאינה מכילה סוכר. במקום עמוד השדרה פוספט הסוכר, החומצה גרעינית פפטיד (PNA) נשענת על עמוד שדרה דמוי חלבון ביחד עם בסיסים חומצה גרעינית, בצדי שרשרת. בדיוק כמו רנ"א ו- pRNA, חומצות גרעין פפטיד יכולות ליצור זיווג בסיסים משלים. מולקולת PNA תוכננה באמצעות בניית מודל ממוחשב; לכן עדיין לא ברור אם ניתן ליצור פולימר PNA. אם הניסוי ביצירת PNA במעבדה יושלם בהצלחה, PNA עשוי להפוך למוקד חדש בחקר החיים.
ללא קשר לטבעה האמיתי של המולקולה שתגשר על פני המעבר בין כימיה לביולוגיה, המעקב אחר התפתחות החיים בכדור הארץ בעקבות התנאים ששררו על פניו בתחילת דרכו, יביא ללא ספק תובנות בעלות ערך להבנת התפתחות החיים בכוכבי לכת אחרים. ככל שאנו מרחיבים את הידע שלנו בעולמות אחרים, ההרכב הכימי שלהם והתנאים השוררים על פניהם, אנו עשויים לזהות משהו שניתן להבחין בו יותר מאשר בקבוצה של תגובות כימיות ספונטנית.
Author: Chris Impey