חוקרים מהאוניברסיטה העברית חיברו חומצות שומן להידרוקסי־חומצות וקיבלו מבנים דמויי קרום, המתארגנים בקלות ושורדים זמן רב יותר במים. הממצאים מציעים מנגנון אפשרי למעבר מכימיה דוממת למערכות קדם־חיות.
אחת החידות המרכזיות בחקר מוצא החיים היא כיצד מולקולות פשוטות, שהתקיימו בכדור הארץ הקדום, התארגנו למערכות יציבות ומסודרות מספיק כדי לאפשר את הופעתם של תאים. מחקר חדש של ד"ר מורן פרנקל־פינטר ועמיתיה מהאוניברסיטה העברית מצביע על אפשרות שלפיה הפתרון לא נבע ממולקולה יחידה, אלא משיתוף פעולה בין שני סוגים של חומרים.
התאים המודרניים נשענים על שני מרכיבים בסיסיים: קרום המפריד את התא מסביבתו ומולקולות גדולות המבצעות פעולות כימיות ונושאות מידע. אולם בכדור הארץ הקדום עדיין לא התקיימו המנגנונים המורכבים המייצרים חלבונים, דנ"א ופוספוליפידים. החוקרים ביקשו לבדוק אם גרסאות פשוטות יותר של קרומים ופולימרים היו יכולות להתפתח יחד.
הצוות חיבר חומצות שומן, המסוגלות להתארגן במים למבנים דמויי קרום, להידרוקסי־חומצות, היכולות ליצור שרשראות קצרות המכונות אוליגומרים. בתגובות התקבלו מולקולות משולבות שבהן השרשרת הקצרה מחוברת לחלק דמוי־שומן.
החיבור העניק יתרון לשני המרכיבים. המולקולות המשולבות התארגנו למבנים זעירים בריכוז שהיה נמוך בערך בסדר גודל מהריכוז הדרוש לחומצות שומן לבדן. במיקרוסקופ נצפו בין היתר שלפוחיות — מבנים דמויי בועה היכולים לשמש כמדורים כימיים פרימיטיביים.
במקביל, החיבור לחומצות השומן הגן על האוליגומרים מפני הידרוליזה, כלומר פירוק בעקבות תגובה עם מים. זו תוצאה חשובה מפני שמים חיוניים לתהליכי החיים, אך יכולים גם לפרק קשרים כימיים ולמנוע הצטברות של מולקולות מורכבות.
כך נוצרה מערכת של תועלת הדדית: האוליגומרים שיפרו את יכולתן של המולקולות דמויות־השומן להתאסף למבנים מאורגנים, ואילו המרכיב השומני האריך את חיי האוליגומרים במים.
לדברי החוקרים, אין מדובר בהוכחה שכך נוצרו החיים בפועל. הניסוי מדגים מסלול כימי סביר שבו שתי בעיות שנחקרו בדרך כלל בנפרד — יצירת קרומים ויצירת פולימרים — עשויות היו להיפתר יחד. התוצאה גם לא הוגבלה לצמד חומרים מסוים: השפעה דומה הופיעה בכמה שילובים של חומצות שומן והידרוקסי־חומצות.
מעבר לחקר ראשית החיים, המנגנון עשוי לתרום לפיתוח חומרים מתכלים. התגובות נעשות ללא ממסים, והמוצרים מבוססים על מרכיבים פשוטים היכולים להתפרק ביולוגית.
שאלות ותשובות
האם החוקרים יצרו תא חי?
לא. הם יצרו מבנים כימיים דמויי־קרום, המדגימים כיצד מולקולות פשוטות היו יכולות להתארגן ולהיעשות יציבות יותר.
מדוע החיבור בין המולקולות חשוב?
הפולימרים הקצרים סייעו להתארגנות הקרומים, ואילו החלק השומני הגן על הפולימרים מפירוק במים.
האם התנאים בניסוי זהים לתנאי כדור הארץ הקדום?
הניסוי השתמש בתגובות פשוטות המתאימות לתרחישים קדם־ביולוגיים, אך אין אפשרות לדעת אם אותו תהליך התרחש בפועל.
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי
