מנגנון פשוט יוכל להסביר את הצמיחה והשכפול העצמי של קדם-תאים (protocells) – האבות הקדמונים המשוערים של תאים חיים מודרניים
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
קדם-תאים הם שלפוחיות העטופות על ידי בי-שכבה קרומית ובמהותם הם דומים בתפקודם לחד-תאים הראשונים. על סמך עקרונות מתמטיים פשוטים יחסית, המודל המוצע קובע כי הכוח המניע העיקרי להתפתחות ולשכפול טמון בפער הטמפרטורות שבין הצד הפנימי לצד החיצוני של קדם-התא כתוצאה מפעילות כימית פנימית. “המוטיבציה הראשונית שלנו לביצוע מחקר זה הייתה הרצון שלנו לזהות את הכוחות המניעים העיקריים לחלוקת התא”, אומר החוקר הראשי. “נושא זה חשוב מאחר וסרטן מאופיין על ידי חלוקת תאים בלתי נשלטת. נושא זה חשוב גם לשם הבנת מוצא החיים”.
החלוקה של תא לקבלת שני תאי בת מחייבת את הסינכרון של תהליכים ביוכימיים ומכאניים אחדים בתוך מבנים מסוג שלדי תא בתוך התא. אולם, במהלך ההיסטוריה האנושית מבנים מורכבים שכאלו מהווים סוג של מותרות שהיו חייבים להופיע רק הרבה מאוחר יותר במטרה לגרום לחלוקת התא. לפיכך, קדם-תאים היו חייבים להשתמש במגנון חלוקה פשוט על מנת לשמר את מנגנון השכפול שלהם, זאת עוד לפני ההופעה של גנים, רנ”א, אנזימים וכל האברונים המורכבים הקיימים כיום, אפילו בצורות הראשוניות שלהן במסגרת החיים העצמוניים.
במחקר החדש, החוקרים מציעים מודל המבוסס על הרעיון כי הצורות המוקדמות של החיים היו בעצם שלפוחיות פשוטות האוצרות בתוכן רשת מוגדרת של תגובות כימיות – הגרסא הקודמנית של חילוף חומרים תאי מודרני. ההשערה העיקרית היא שמולקולות המורכבות מבי-שכבה של קרומית מסונתזות בתוך קדם-התא באמצעות תגובות כימיות הפולטות חום. העלייה האיטית של הטמפרטורה הפנימית מאלצת את המולקולות החמות יותר לנוע מהחלק הפנימי לחלק החיצוני של בי-השכבות. תנועה אסימטרית זו גורמת לחלק החיצוני לצמוח מהר יותר מהחלק הפנימי. צמיחה שונה זו מגדילה את העיקום הממוצע ומגבירה את הכיווץ המקומי של קדם-התא עד חלוקת המבנה המקורי לשני תתי-מבנה, כאשר החיתוך מתרחש ליד האזור החם יותר, מסביב למרכז המבנה. “התרחיש המתואר דומה למנגנון הקדמוני של תהליך המיטוזה (מוויקיפדיה)”, מסביר החוקר הראשי. “לאור העובדה כי אין בידנו ארכיונים של ארבעה מיליארדי שנים של מידע מדויק, אנו לא יודעים בדיוק מה הכילו המבנים הקדמוניים הללו, אולם ככל הנראה הם היו שלפוחיות העטופות על ידי בי-שכבה ליפידית האוצרת בתוכה תגובות כימיות פולטות חום”.
למרות היותו תיאורטי לחלוטין, המודל יוכל להיחקר באופן ניסויי. למשל, ניתן להשתמש במולקולות פלואורסנציות על מנת למדוד את ההבדלים בטמפרטורה שבתוך תאים איקריוטים, שם המיטוכנדיה היא מקור החום העיקרי. השינויים הנמדדים הללו יוכלו להיות מתואמים לתהליך המיטוזה ולצורת הרשת המיטוכנדריאלית. אם המודל אכן יוכח בעתיד כמדויק, הרי שלממצא זה תהיינה מספר הלשכות חשובות, אחת מהן – שהכוח המניע למוצא החיים הוא די פשוט. מוסיף החוקר: “לקח שני הוא שהבדלי טמפרטורות חשובים בתהליכים ביוכימיים וכי תאים יכולים לתפקד כמו מכונות תרמיות”.
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
בי שכבה – הכונה לשכבה כפולה? למה לא לכתוב פשוט ובעברית
“למרות היותו תיאורטי לחלוטין, המודל יוכל להיחקר באופן ניסויי. ”
אה, באמת זה “הסבר מדעי”.