חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

5.3.09

ריבוזים (אנזים RNA) שמכפיל את עצמו במבחנה

איך החלו החיים על פני כדור הארץ? שאלה זו הטרידה רבות את צ'רלס דארווין והוא הקדיש לה מחשבה רבה. במהדורה הראשונה של ספרו "מוצא המינים" (משנת 1859), הוא התבטא בקיצור (בתרגום חופשי): "כנראה כל היצורים שאי פעם חיו על האדמה הזו הם צאצאים של צורה אחת קדומה, שבה הופחו החיים." במהדורות הבאות הרחיב דארווין בנושא, אך לא הביא כל מידע חדש. אך איך הופחו החיים באותו תא ראשוני, ומה הכיל בתוכו?

התשובות לשאלות אלו עדיין לא ידועות, אך ייתכן כי פריצת דרך שנעשתה במעבדה בקליפורניה מקרבת אותנו לתשובות.

RNA - חומצה ריבונוקלאית - היא פולימר שבנוי מארבעה נוקליאוטידים: אדנין, גואנין ציטוזין ואורציל. ל-RNA תפקידים רבים בכל סוגי התאים, רובם קשורים בייצור של חלבונים ובבקרת יצירתם. בנגיפים רבים הוא משמש כחומר תורשתי.

ב-1981 גילו תומאס צ'ק (Cech) וסידני אלטמן (Altman), שמולקולות RNA יכולות לשמש גם כאנזימים, תפקיד שיוחס עד אז רק לחלבונים. בזכות תגלית זו הם זכו בפרס נובל ב-1989. אנזימים מעניינים אלה כונו ריבוזימים, ולהם תפקידי מפתח רבים, בעיקר בסינתזת חלבונים בתאים. גילוי הריבוזימים והעובדה ש-RNA יכול לשמש גם כחומר תורשתי וגם כאנזים קטליטי, הובילו למחשבה המקובלת כיום שבתאים הראשונים היה רק RNA, ושה-DNA כחומר תורשתי והחלבונים כאנזימים הם תופעה מאוחרת יותר באבולוציה. במקביל, חיפשו המדענים את אותו RNA ראשוני שיכול לשכפל את
עצמו - חומר זה היה הכרחי לאותו יצור חי, אם כי אין הוא כנראה מהות החיים.

טרייסי לינקון (Lincoln) וג'רלד ג'ויס (Joyce) ממכון סקריפס (Scripps) שבקליפורניה, הצליחו לייצר במעבדה שתי מולקולות RNA (מלאכותיות) שמכפילות אחת את השנייה ביעילות, בנוכחות ארבעת הנוקלאוטידים (אבני הבניין של ה-RNA), - תהליך המכונה הכפלה צולבת (cross replication).

החוקרים התחילו משתי מולקולות ששכפלו את עצמן ביעילות נמוכה, ותוך כדי מוטגנזה, גרימת שינויי נוקלאוטידים במקומות שונים, התבצעה ברירה טבעית למולקולות ששכפלו את עצמן ביעילות גבוהה יותר עד שבסופו של דבר המערכת הכפולה, המכונה R3C, שכפלה את עצמה ביעילות וללא הפסקה, כל עוד נותרו בתמיסה אבני הבניין של ה-RNA.

האם מערכת כזו של ריבוזים היתה החומר התורשתי הראשוני?

לקריאה נוספת
איריס פריי, כיצד התהוו החיים, "גליליאו" 11, 1995.

אורן שולדינר - עולם ה-RNA - גליליאו 42, 2000.

פורסם במקור ב"גליליאו" גיליון 127 , עמ' 22, מרץ 2009.

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה