حیات باید در ابتدا با یک مولکول ساده که قادر بوده خود را تکثیر کند، آغاز شده باشد، این مولکول که می توان آن را جد اعظم همه گونه های زیستی زمین نامید، سال ها هدف اصلی زیست ـ باستان شناسان متعددی بوده است که برای یافتن سرنخی از آن بی وقفه تلاش کرده اند.

پژوهش های زیادی برای یافتن فرآیندی که منجر به ایجاد این مولکول شده و مشخصات حیاتی آن در سال های متمادی صورت گرفته است. این تحقیقات به رسیدن بشر به جایگاهی از علم منجر شده که می توان ادعا کرد حالا قادر است یکی از آن مولکول ها را بسازد.

چهار میلیارد سال پیش، سطح داغ و ناآرام سیاره زمین که به تازگی در مداری به دور یک ستاره متوسط شکل گرفته بود، شروع به سرد شدن کرد. سطح خشن آن ابتدا با شهاب سنگ های فراوانی بمباران شد و در ادامه توسط گدازه های ناشی از فوران های آتشفشانی متعددی نهربندی گردید که در نتیجه آن اتمسفری پر از گازهای سمی سیاره را احاطه کرد.

هنوز دلیل قانع کننده ای ارائه نشده است که چگونه این همه آب بر سطح زمین جاری شد، تبخیر شد، ابر شکل گرفت و توفان های مهیب و رعد و برق های بزرگ تمام زمین را جارو کردند. آنچه مسلم است این که یک روزی در صدها میلیون سال پیش آب بر سطح زمین جاری شد و گودال های این سیاره را پر کرد، کم کم اقیانوس ها و رودخانه ها شکل گرفتند و در ادامه و تحت تاثیر تمام آنچه ذکرش رفت، یک اتفاق خارق العاده و معجزه گونه رخ داد و برای اولین بار در سیاره زمین یک سلول یا دسته ای از مولکول ها که قادر بودند خود را تکثیر کنند، تشکیل شدند؛ رویداد بزرگی که سرآغاز داستانی هیجان انگیز به نام حیات بود. زمانی که اولین مولکول خود همانندساز تشکیل شد، انتخاب طبیعی دست به کار شد و قدرت خود را در تغییر سرنوشت یک سیاره به رخ کشید.

انتخاب طبیعی یعنی توانایی و برتری یک نسل از سلول ها، موجودات، گیاهان یا حیوانات برای ادامه بقا در مقابل سایر گونه های زیستی و همنوعان دیگرشان. اینچنین بود که نسل به نسل تغییراتی در ساختار و چیدمان مولکول های خود تقسیم شونده ایجاد شده و آنهایی که بهتر بودند بقا یافته و نسل های بعدی را شکل دادند. دیری نگذشت که اولین سلول های ساده تشکیل شدند. میلیارد ها سال بعد، برخی نوادگان آن سلول های ابتدایی تکامل یافته و به ارگانیسم های هوشمندی تبدیل شدند. آنقدر هوشمند که راه افتادند به دنبال اجداد خیلی اولیه خود که همان سلول های اولیه با قابلیت تکثیر بودند. شما که حتما می دانید آن موجود هوشمند انسان است. خب حالا مساله اصلی انسان این است که در آغاز، ابتدایی ترین سلول تشکیل دهنده حیات امروزی چه مولکولی بوده است؟

حدود ۵۰ سال پیش، بشر برای اولین بار دریافت که اولین سلول خود همانندساز تاریخ حیات سیاره زمین RNA ها بودند که هم خانواده DNA ها هستند. البته ناگفته نماند که تاکنون هیچ اطلاع دقیقی درباره نحوه شکل گیری RNA در زمین وجود ندارد. این ایده همواره مشکلی بزرگ داشته و آن این که اگر RNA نمی توانست به صورت خود به خود تشکیل شود، چگونه می توانست خود همانندسازی داشته باشد؟ آیا ابتدا برخی دیگر از گونه های تقسیم شوندگان ایجاد شدند و اگر این طور است، ماهیت آنها چه بوده؟

با تحقیقاتی که صورت گرفته پاسخ به این سوالات در حال روشن شدن است. وقتی زیست شناسان برای اولین بار به صرافت یافتن پاسخی برای چگونگی شکل گیری حیات اولیه افتادند، یافتن جواب تقریبا ناممکن به نظر می رسید.

پژوهش های فراوان باعث شد بشر نگاه جدیدی به حیات و شرایط تشکیل آن داشته باشد. همین دانش نوین بود که بشر را به صرافت یافتن حیات ماوراءزمینی انداخت.

امروزه می دانیم که در تمام ارگانیسم های زنده، کارهای پیچیده به عهده پروتئین هاست. پروتئین ها از لحاظ ساختاری این قابلیت را دارند که پیچ و تاب خورده و به شکل های متنوعی درآیند.

بنابراین قادرند عملکردهای متفاوتی داشته باشند که از جمله می توان به نقش حیاتی و مهم آنها به عنوان آنزیم ها اشاره کرد. از طریق همین نقش مهم است که پروتئین ها می توانند گستره وسیعی از واکنش های شیمیایی را تسهیل کنند و سرعت بخشند. نکته مهم این است که اطلاعات اصلی که برای ساخت پروتئین ها استفاده می شود، در مولکول های DNA ذخیره شده اند و بدون DNAنمی توان پروتئین های جدیدی ساخت و در عین حال نیز بدون پروتئین ها نمی توان DNAجدید ایجاد کرد. خب گویا دوباره پرسش معروف مرغ و تخم مرغ در حال شکل گیری است. حال دانشمندان باید به این پرسش پاسخ می دادند که کدام یک از این دو در ابتدا ایجاد شدند، پروتئین یا DNA؟

نکته: محققان علم بیوشیمی درصدد سنتز RNA هایی برآمده اند تا با انتخاب تصادفی بعضی از آنها نسبت به شرایطی که این اجداد احتمالی حیات در آن سازگارند، آگاهی یابند

به دنبال کشفی که سال ۱۹۶۰ صورت گرفت، معلوم شد RNAمی تواند عملکردی مشابه یک پروتئین در فرآیند ایجاد حیات به عهده گیرد، با این تفاوت که ساختار RNA ها به هیچ وجه به پیچیدگی ساختارهای پروتئینی نیست. در همان زمان این پرسش مطرح شد که اگر RNA می تواند واکنش هایی مثل ذخیره اطلاعات را درون خود برنامه ریزی و تسریع کند، آیا امکان دارد که به تکثیر خود نیز قادر باشد؟ و اگر به این روال باشد، پس RNA ها قادرند فرآیند همانندسازی را مستقل انجام دهند و دیگر نیازی به پروتئین ها نخواهد بود.

این ایده بسیار جذاب بود و امیدهای زیادی را در دل دانشمندان روشن کرد که به یافتن پاسخ پرسش بزرگ بشریت بسیار نزدیک شده اند. اما این موضوع فقط یک ایده بود و در آن زمان، تنها بر پایه حدس و گمان استوار بود. هنوز هیچ یک از پژوهش ها نشان نداده بودند که RNA ها می توانند عملکردی مستقل و مشابه پروتئین ها داشته باشند و واکنش هایی را نظیر آنزیم های پروتئینی کاتالیز کنند.

این شک و شبهه تا سال ۱۹۸۲ زمانی که در نهایت و پس از ۲ دهه تحقیق و بررسی، یک آنزیم RNA کشف شد، ادامه داشت. در آن سال توماس کچ، محققی از دانشگاه کلرادو، جاندار تک سلولی عجیب و غریبی با جنسیتی هفتگانه کشف کرد. بعد از آن پنجره های پیشرفت گشوده شد و محققان توانستند آنزیم های RNA بیشتری در جانداران مختلف کشف کنند و همچنین خود نیز تعدادی را در آزمایشگاه ها خلق نمایند. RNAدر ذخیره اطلاعات بخوبیDNA عمل نمی کند و ثبات کمتری دارد، حوزه عملکردش مثل پروتئین ها گسترده نیست، اما به عنوان یک ابزار مولکولی فعالیت ها و قابلیت های فراوانی دارد.

این موضوع تاییدکننده این نظریه است که حیات اولیه از مولکول های RNA ای که قادر به همانندسازی و تشکیل مولکول های بیشتری از خود بوده اند تشکیل شده است. این کشف آنقدر الهام بخش بود که والتر گیلبرت از دانشگاه هاروارد عنوان جهان RNAای بر سیاره زمین نهاد.

حتی ممکن است این مولکول های همانندساز ادغام جنسی یابند. آنزیم RNA ای که کشف شد تنها تکه کوچکی از یک RNAبزرگ تر بود که می توانست خود را از آن جدا سازد و به طور مستقل فعالیت کند. اما معکوس چنین واکنشی نیز وجود دارد که طی آن می شد RNA جدیدی به زنجیره آنزیمی اضافه شود به این مفهوم کهRNA های خود همانندساز قادرند با مولکول های RNA دیگر ادغام جنسی یابند.

این قابلیت RNAها نقش بزرگی در جهت تکامل آنها داشته است چون باعث می شود همانندساز هایی از دودمان های مختلف با یکدیگر ترکیب شده و خاندان مشترکی تشکیل دهند و طبیعتا این امر باعث تنوع بیشتر این مولکول ها شده است.

● تکامل همانندسازها

سال ۲۰۰۰ بسیاری از زیست شناسان به نظری جامع در این مورد رسیدند. آنها روی ساختار فاکتور های سازنده پروتئین ها در سلول ها کار می کردند که دریافتند پیش ساز اصلی این فاکتورها یک آنزیم RNAاست. با توجه به این که پروتئین ها توسط RNA سنتز می شوند پس یقینا می توان نتیجه گیری کرد که حیات باید در ابتدا توسط RNA ها تشکیل شده باشد.

اما با این همه اطلاعات جدید، هنوز بسیاری از مسائل حل نشده باقی مانده است. می دانیم که RNA قادر به همانندسازی است ولی این را نیز می دانیم که هم RNA و هم DNA برای همانندسازی خود به یکسری از پروتئین ها احتیاج دارند.

پس اگر هم قبلا و در زمان های ابتدایی شکل گیری حیات روی سیاره زمین، همانندسازی وجود داشته که به طور مستقل همانندسازی می کرده، امروزه ناپدید شده است. بنابراین محققان علم بیوشیمی درصدد سنتز RNA هایی برآمده اند تا با انتخاب تصادفی بعضی از آنها و ایجاد شرایط لازم برای تکاملشان، نسبت به شرایطی که این اجداد احتمالی حیات در آن سازگارند و قادرند بار دیگر حیاتی دیگر را آغاز کنند و تکامل بخشند، آگاهی یابند.