Առաջնային կենսապոլիմեր

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
ԴՆԹ և ՌՆԹ
Սպիտակուցի մոլեկուլ

Առաջնային կենսապոլիներ, պոլիմեր, որի հիմքի վրա ծագել է կյանքը։ Ավանդաբար համարվում է, որ առաջնային մոլեկուլը եղել է սպիտակուցը կամ նուկլեինաթթուն, քանի որ պարզագույն վիրուսները (օրինակ ծխախոտի խճանկարային վիրուսը) կազմված են նուկլեինաթթվի ոչ մեծ մոլեկուլից և մի քանի տեսակ սպիտակուցներից։ Նուկլեինաթթուները և սպիտակուցները միլիոնավոր տարիներ տևած էվոլյուցիայի ընթացքում անխզելիորեն կապվել են միմյանց։ Բջջում տեղի ունեցող 2 կարևորագույն գործընթացներին (սպիտակուցի կենսասինթեզ և ժառանգական նյութի կրկնապատկում) մասնակցում են և՛ սպիտակուցներ, և ՛նուկլեինաթթուներ։ Սպիտակուցը իրավամբ կարող է համարվել կյանքի հիմքը, իսկ նուկլեինաթթուն՝ կյանքի շարունակականության հիմքը։ Այս հարցին տարբեր էվոլյուցիոն տեսություններ տարբեր մոտեցումներ են ցույց տալիս։

Օպարին-Հոլդեյնի վարկած[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծխախոտի խճանկարային վիրուս
Միլլերի փորձը

Կարող ենք ենթադրել, որ H2-ից, N2-ից եվ C-ից Երկրի ազատ էներգիայի հաշվին առաջացել են համեմատաբար բարդ միացություններ՝ NH3, CH4 (նաև այլ ածխաջրածիններ)։ Այս համեմատաբար բարդ մոլեկուլները տարածվել են առաջնային մթնոլորտում և այնտեղ ռեակցիաների մեջ մտել իրենց և այլ նյութերի միջև։ Հավանաբար ավելի արդյունավետ են ընթացել -N=C=N- խմբի մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաները։ Այս խումբը իր մեջ պարունակում է մեծ քիմիական հնարավորություններ՝ աճելու ածխածնի մոլեկուլին թթվածնի միացումով և նաև ազոտային հիմքերի հետ ռեակցիաների հաշվին։ Սկսած այս փուլից թթվածնի առկայությունը դառնում է անհրաժեշտ։ Առաջնային մթնոլորտում թթվածինը կարող էր առաջանալ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցությամբ ջրի և ջրային գոլորշիների ճեղքումից (ֆոտոլիզ)։ Թթվածնի կուտակումը կարող էր բերել նրան, որ տարբեր պրոցեսներում առաջացած միացությունները օքսիդանային՝ NH3-ը մինչև NO2, CH4-ը՝ CO2, H2S-ը՝ SO3։ CH4-ի և նրա հոմոլոգների օքսիդացումից կարող էին առաջանալ նաև CH3OH (մեթիլսպիրտ), CH3COH (քացախալդեհիդ), HCOOH (մրջնաթթու) և այլն։ Ստացված միացությունները լուծվելով ջրում՝ ենթարկվել են փոխարկումների։ Այս նյութերը հավանաբար ռեակցիաների մեջ են մտել NH3-ի և HCN-ի հետ սկիզբ տալով ամինաթթուներին և նուկլեոտիդներին։ Ամինաթթուների և այլ ցածրամոլեկուլային օրգանական նյութերի սինթեզը անօրգանական նյութերից ապացուցվել է փորձով։ Օրինակ, եթե H2O-ի, NH3-ի, CH4-ի, H2O2-ի խառնուրդը ենթարկենք տարբեր ֆիզիկական գործոնների ազդեցության (լազերային ճառագայթում, էլեկտրական հոսանք, մեծ ճնշում) կառաջանան օրգանական նյութերի 4 դասերի ներկայացուցիչներ (ճարպեր, նուկլեոտիդներ, ամինաթթուներ, ածխաջրեր)։ Վերջին տարիներին ապացուցվել է, որ առաջանում են սպիտակուցի կազմի մեջ չմտնող ամինաթթուների D-ստերեոիզոմերներ։ Սակայն D-ստերեոիզոմերները ժամանակի ընթացքում կարող են փոխարկվել L-ստերեոիզոմերների, որոնք մտնում են սպիտակուցների կազմի մեջ։ Ստացվում է, որ և՛ սպիտակուցները, և՛ նուկլեինաթթուները կարող էին առաջացնել պոլիմերներ, սակայն թե ո՞ր պոլիմերն առաջինը կարող էր առաջանալ, դժվար է ասել։ Պետք է ուշադրություն դարձնել այն փաստին, որ առանց նուկլեինաթթուների սպիտակուցների կատալիտիկ ակտիվությունը անիմաստ է, և հակառակը։ Սա նման է 2 միմյանց բռնած ձեռքերի, որոնցին յուրաքանչյուրն առանց մյուսի անիմաստ է։ Այսինքն առաջնային օրգանիզմները հենց սկզբից էլ ունեցել են և՛ սպիտակուց, և՛ նուկլեինաթթու։ Սա փակուղի է, քանի որ նուկլեոտիդների պատահական միացումից իմաստային ինֆորմացիայի առաջացման հավանականությունը չափազանց փոքր է և քննարկելն իսկ անիմաստ է։ Եթե նույնիսկ ենթադրենք, որ առաջինը սպիտակուցն է առաջացել, նորից կանգնում ենք փակուղու առջև, քանի որ սպիտակուցը չի կարող կրկնապատկվել։ Սակայն այստեղ էլ ամեն ինչ պարզ չէ, քանի որ առանձին կարճ ‹‹ուրեազային›› սպիտակուցներ կարող են սինթեզվել իրենք իրենց վրա` ‹‹նմանը նմանին›› սկզբունքով։ Սա ճշգրիտ մատրիցա չէ, և կրկնապատկման ժամանակ առաջացող բազմաթիվ սխալները թույլ չէին տա, որ այս համակարգը ամրագրվեր էվոլուցիայում։ Եվ վերջապես կատալիտիկ ակտիվությամբ օշտված մի առանձին սպիտակուցի մոլեկուլը իմաստ չունի։ Կատալիտիկ ակտիվությունը իմաստ է ստանում միայն ամբողջական համակարգում։ Այս տեսության թերություններից մեկն էլ այն է, որ աբիոգեն ճանապարհով սինթեզված օրգանական նյութերից չի հաջողվել ստեղծել կենդանի համակարգ։ Վերջերս մի խումբ ամերիկացի գիտնականների հաջողվել է արհեստական ճանապարհով հավաքել ռիբոսոմ և բջջի մի քանի այլ օրգանոիդներ, ինչը հնարավորություն է տվել բջջից դուրս իրականացնել սպիտակուցի կենսասինթեզ։ Սա թույլ է տալիս հուսալ, որ շատ մոտ ապագայում արդեն իսկ հնարավոր կլինի ստեղծել արհեստական ճանապարհով բջիջ։

ՌՆԹ աշխարհ տեսություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռիբոսոմային ՌՆԹ

Հայտնաբերվել է, որ ՌՆԹ-ն ունակ է առաջացնել մոլեկուլային ճամբարներ կարծր սուբստրատների վրա, եթե բավարարվի ռեպլիկացիայի համար անհրաժեշտ պայմանները։ Այդ ճամբարներում տեղի է ունենում ՌՆԹ-ի մոլեկուլների մասերի ազատ փոխանակություն։ Հաջող համակցությունների արդյունքում գաղութը կարող է սինթեզել սպիտակուց և ամրագրվել էվոլուցիայում, իսկ ավելի ուշ առաջացել է ԴՆԹ-ն։

Ինքնաստեղծման-ինքնահավաքման տեսություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Բնության մեջ նյութերը պատրաստի վիճակում չեն գտնվում։ Դրանք առաջանում և ոչնչանում են։ Ինքնահավաքումը համակարգ չէ, այլ պրոցես։ Ինքնահավաքումը չի առաջացնում կենդանի օրգանիզմ, այլ իրար վրա է հավաքում սկզբնական նյութերը։ Գոյություն ունեն մոլեկուլային կառույցներ, որոնք ունակ են կուտակվելու` իրենց ֆունկցիան օպտիմալ կատարելու համար։ Ֆունկցիան առաջացրել է կառուցվածք։ Էվոլուցիայի արևածագին ֆունկցիաները աստիճանաբար բարդանում էին։ Ինքնահավաքումը գոյություն ունի տարածության մեջ, ժամանակի ընթացքում ոչ որպես կոնկրետ կառուցվածք, այլ որպես պրոցես։ Այս համակարգում գործ ունենք շրջանային պրոցեսի հետ։ Ռեակցիաների ընթացքում առաջանում են պրոդուկտներ, որոնք կատալիզում են հաջորդ պրոդուկտի առաջացումը, և վերջապես վերջին պրոդուկտը կատալիզում է առաջինի սինթեզը։ Ռեակցիոն գոտին իր հատկություններով տարբերվում է արտաքին միջավայրից։ Այդ ռեակտորը բաց համակարգ է, որտեղ տեղի է ունենում նյութերի և էներգիայի հոսք։ Հետագայում, երբ կառուցվածքը բավական բարդանում է, անհրաժեշտություն է առաջանում անցնել նոր որակի։ Պրոտոբջջի այս մոդելը կենսապոլիմերների կարիք չունի, սակայն այս համակարգի թերությունն այն է, որ եթե սկզբնական նյութերից մեկը վերջանա, ամբողջ համակարգը կփլուզվի։ Այսպիսի համակարգերը առաջացել են առաջին բջիջներից շատ ավելի շուտ և սպառել են աբիոգեն ճանապարհով սինթեզված օրգանական նյութերը։ Կարող ենք ասել, որ այս համակարգերը երկար են գոյություն ունեցել Երկրի վրա, ուրիշ հարց է, արդյո՞ք կարող ենք դրանց ընդունել, որպես կենդանի օրգանիզմների նախնիներ։

Աղբյուրներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]