هنگام آغاز حیات در زمین، احتمالا آهن کار منیزیم را انجام داده است: ممکن ساختن حیات.

مطالعات جدید گویای آن است که احتمالا هنگام آغاز حیات در زمین، آهن به RNA در درست کردن اشکال مولکولی مورد نیاز برای زیست ارگانیسم‌ها یاری رسانده است. امروزه این نقش توسط منیزیم ایفا می‌گردد.

در جدول تناوبی عناصر، آهن و منیزیم از هم دور هستند. اما گروهی از محققان در موسسه‌ی اخترزیست‌شناسی ناسا (NAI) واقع در انیستیتو تکنولوژی جورجیا شواهد تازه‌ای ارائه می‌کنند که سه میلیارد سال پیش، آهن همان کاری را انجام می‌داده که امروز منیزیم برای کمک به ریبونوکلئیک اسید (RNA) انجام می‌دهد. RNA مولکولی ضروری برای حیات است که در درست کردن اشکال مولکولی مورد نیاز برای زیست موجودات مداخله دارد.

این شاهد قابل ملاحظه‌ای است بر اینکه فرگشت حیات از مرحله‌ا‌ی ابتدایی عبور کرده که RNA  نقش محورتری داشته است، یعنی وظیفه‌ی DNA و پروتئین را پیش از پدیدار شدنشان عهده‌دار بود. در بیش از سه میلیارد سال قبل، زمین فاقد اکسیژن بود با این وجود آهن بسیاری در دسترس بود.

کارل پیلچر مدیر موسسه‌ی اخترزیست‌شناسی ناسا در مرکز تحقیقات ایمز بیان داشت: «یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در اخترزیست‌شناسی فهم چگونگی پیدایش حیات در زمین در چند میلیارد سال قبل هنگامی که طبیعت زمین بسیار متفاوت از آنچه امروز بود، است. این مطالعه به ما نشان می‌دهد که چطور شرایط در زمین اولیه به رشد حیات منجر شده است.»

در مطالعه‌ی اخیر، محققان انیستیتو تکنولوژی جورجیا در آتلانتا، از آزمایش‌ها و محاسبات عددی نمایش اینکه در شرایط زمین اولیه و بدون اکسیژن، آهن می‌تواند جانشینی خوبی برای منیزیم در RNA باشد بهره برده‌اند؛ در این‌صورت RNA قادر به سرهم کردن اشکال مورد نیاز خود برای کاتالیز واکنش‌های شیمیایی حیات بود. در واقع، RNA این واکنش‌ها را با آهن بهتر از منیزیم کاتالیز می‌کرد.

لورن ویلیامز استاد دانشکده‌ی شیمی و بیوشیمی جورجیا تِک و رهبر گروه NAI گفت: «انگیزه‌ی ابتدایی این مطالعه، فهم RNA در شرایط احتمالی اولیه‌ی زمین بود. فرضیه‌ی ما این است که RNA در حضور آهن فرگشت یافت و برای کار با آن بهینه شد.»

در بیش از سه میلیارد پیش در جو زمین اولیه تقریبا از گاز اکسیژن آزاد خبری نبود. زمانی که اکسیژن به‌عنوان محصول فتوسنتز وارد محیط شد، باعث زنگ زدن آهن موجود در زمین و ایجاد ذخایر عظیمی از آهن که هنوز هم در معادن هستند شد. هنگامی که آهن ذخیره و معدنی شد دیگر در دسترس نبود، به این ترتیب RNA شروع به استفاده از منیزیم به‌جای آهن کرد که منجر به حیاتی که ما امروز می‌شناسیم شد.

 در مطالعات بعدی، محققان به بررسی اینکه RNA چه فرایندهایی را می‌تواند با آهن انجام دهد در حالی که با منیزیم قادر به انجام آنها نیست می‌پردازند.

مجله رشد زیست شناسی / شماره 89

نیلوفر فشنگ‌ساز