צוות חוקרים באוניברסיטת הארוורד הצליח ליצור מודל של תא פרימיטיבי – תא ראשוני – המסוגל לבנות, לשעתק ולהכיל דנ"א
החוקרים התייחסו במחקרם לבעיית ראשית החיים על פני כדור-הארץ. הסברה השגורה כיום היא כי החומר הגנטי הראשוני – הדנ"א או הרנ"א – נשמר בראשית החיים בתוך כדורים שומניים זעירים. כדורים אלו מכונים מיצלות והם נוצרים באופן טבעי כאשר חומר שומני מעורבב במים. המיצלות הקדמוניות יצרו מסביב לחומר הגנטי מעטפת מגוננת והצילו אותו מפגעי הסביבה.
על אף שרעיון זה מקובל כיום ברבים, הוא אינו מצליח להתמודד עם בעיית אי-החדירות של המיצלות. על מנת שמולקולות הדנ"א והרנ"א שבתוך התא חייבות ישתכפלו ויצרו עותקים נוספים של עצמן, דרושות להן אבני בניין ספציפיות כגון סוכרים ונוקלאוטידים. המעטפות השומניות המקיפות את התאים הקיימים כיום אינן מאפשרות לאבני הבניין הללו לחדור לתוך התא, אלא דרך תעלות חלבוניות מיוחדות העוברות דרך הקרום מחוץ התא ואל תוכו. מכיוון שקשה מאד להניח שחלבונים מורכבים אלו היו קיימים בזמן התהוות התאים הראשונים, בעיה זו נותרה עד עתה ללא פתרון מספק.
קבוצתו של ג'ף ו. סזוסטק מבית הספר לרפואה של הארוורד החליטה לנסות ולמצוא פתרון בדרך יצירתית במיוחד. הקבוצה יצאה מנקודת הנחה כי הרכבן המולקולרי של המיצלות בזמן התהוות התאים – לפני 3.5 מיליארד שנה – היה שונה מהרכבן כיום. קיימים סוגים רבים של חומצות שומן, והקבוצה ניסתה להשתמש בצירופים שונים שלהן ליצירת מיצלות בעלות תכונות שונות, שסוכרים פשוטים יוכלו לחדור דרכן ולהגיע אל פנים התא הפרימיטיבי.
החוקרים השתמשו בריבוז כסוכר מודל, והראו שהוא מסוגל לחדור דרך המיצלה המורכבת מריכוז מסויים של חומצה דקנואית, דקאנול ומונואסטר גליצרולי של חומצה דקנואית – כולן חומצות שומן הקיימות בטבע. יחד עם זאת, הם נוכחו לדעת כי מולקולת האנרגיה הנפוצה ביותר בטבע – ATP – אינה מסוגלת לחדור ביעילות דרך המיצלה. תוצאה זו מציעה כי ל- ATP לא היה תפקיד בתאים הראשוניים.
כדי להוכיח את חדירות המיצלות מעבר לכל ספק, החליטו החוקרים ליצור תאים ירודים מחומצות השומן האמורות ולבדוק האם הם מסוגלים לקלוט נוקלאוטידים ולשלב אותם לתוך הדנ"א שלהם. החוקרים החדירו לתוך המיצלות מנגנון שיכפול יעיל לא-אנזימטי המסוגל להכפיל גדילי דנ"א פשוטים. בכך הם הפכו את המיצלות, למעשה, למודל שעשוי לחקות את התאים הראשוניים על כדור-הארץ. המיצלות מנעו מגדילי הדנ"א הארוכים לצאת מן התא, אך הן התירו לנוקלאוטידים – אבני הבניין של הדנ"א – לחדור לתוך התא, להתחבר לדנ"א ולהפוך לחלק מתהליך השכפול של החומר הגנטי.
"בכך שהראנו שזה יכול לקרות, ואכן קורה די ביעילות, התקרבנו קצת יותר למטרתנו ליצור תא-ראשוני פונקציונלי המסוגל לגדול ולהתחלק בכוחות עצמו בסביבה הנכונה," אומר סזוסטק.
המחקר מספק רמזים חדשים לחיים הראשוניים על פני כדור-הארץ. בעוד שבעבר היו החוקרים סבורים כי התאים הראשוניים היו חייבים להיות אוטו-טרופים (כלומר, יצרנים עצמיים, המייצרים אנרגיה מאור השמש או מתרכובות אי-אורגניות פשוטות), הרי שעתה נראה כי התאים הראשוניים היו צריכים להיות הטרו-טרופים (יצורים הצורכים תרכובות אורגניות מהסביבה), מכיוון שתוצרי המטבוליזם של האוטו-טרופים הראשוניים היו יכולים לזלוג מן התאים לפי המודל העכשווי.
למרות ששני הרעיונות הקיימים כיום – הטרו-טרופים קודם ואוטו-טרופים קודם – נתקלים בקשיים, תוצאות המחקר מראות כי תאים ראשוניים פשוטים הטרו-טרופים יכלו להיווצר בסביבה סטרילית העשירה בחומרי מזון.
באותו הנושא