הפרוטו ריבוזום המקורי היה הרבה יותר פשוט מהריבוזום של היום אך ניתן לנתח את כיוון ההתפתחות

כך מסבירה ד”ר אילנה אגמון שעבדה עם פרופ' עדה יונת, את טיבו של הפרוטו-ריבוזום, המהווה היום חלק מהמבנה הכללי של הריבוזומים של כל בעלי החיים, לאור שאלות שעלו בעקבות המאמר שסקר את הרצאתה של פרופ' יונת לפני כשבועיים בטכניון

לפני שבועיים פרסמנו את הכתבה “פרופ' עדה יונת: שרידת המתאימים והברירה הטבעית שיחקו תפקיד חשוב בעולם הפרה-ביוטי” שבה הובאה סקירת הרצאה שנתנה פרופ' יונת בטכניון, התפתח דיון ער ד”ר אילנה אגמון בHקשה להבהיר שהפרוטו-ריבוזום המוצע הוא אובייקט כימי לכל דבר, וזאת בשל אי-ההבנה שגילו רבים מן המגיבים שתהו מי יצר את הריבוזום הקדום.

להלן דבריה של ד”ר אגמון, כיום במכון למחקרים מתקדמים בכימיה תיאורטית שבפקולטה לכימיה ע”ש שוליך, הטכניון ומכון פריץ-הבר לדינמיקה מולקולרית באוניברסיטה העברית:

“הריבוזום בן זמננו הוא מכונה מולקולרית ענקית (במונחים ביולוגיים), מתוחכמת ורבת תפקידים שמתרגמת את המידע המצוי בגנים לחלבונים. חומצות האמינו נקשרות זו לזו באתר הפעיל של היחידה הגדולה של הריבוזום, ליצירת שרשרת פפטידית המתקפלת מאוחר יותר לחלבון. האתר הפעיל יושב בליבו של אזור סימטרי המצוי בריבוזום, אזור היכול להוות שריד של הקדם-ריבוזום (הפרוטו-ריבוזום) ומאפשר לכן לתאר תרחיש אבולוציוני מהעולם הפרה-ביוטי (שלפני החיים כפי שאנו מכירים אותם) אל החיים של ימינו.” כותבת אגמון.

“חשוב לציין שהפרוטו-ריבוזום המוצע הוא מערכת של שתי מולקולות כימיות (דימר) שיכלה להיווצר באופן ספונטני משרשראות רנ”א בנות כמה עשרות יחידות, שכן מערכת זו יציבה יותר מרכיביה מבחינה אנרגטית (במילים אחרות- יצירת הפרוטו-ריבוזום המוצע כרוכה בירידה באנרגיה החופשית). מערכת פשוטה זו יכלה להקל על מרכיבי החלבון, הלוא הן החומצות האמיניות, להיקשר זה לזה בצורה יעילה. פעולה זו של מתן סיוע לתהליך בלי להשתתף בו באופן פעיל נקראת קטליזה והיא נפוצה במגוון ריאקציות כימיות (לדוגמה- ממיר קטליטי, המפחית את פליטת המזהמים ממפלטי המכוניות, עושה שימוש בקטליזטורים (זרזים)). כלומר- הפרוטו-ריבוזום המוצע היה דימר של מולקולות רגילות לכל דבר, ששימש קטליזטור ליצירת שרשראות של חומצות אמיניות אקראיות, אך לא כאלו שמכוונות לתפקיד מסויים. השרשראות הפפטידיות הראשוניות הללו יכלו בעקרון להתקפל כמו חלבון, אך ההסתברות שחלבון אקראי כזה יהיה תפקודי היא קטנה.”

“בין יצירת חלבונים אקראיים כאלו בעידן הקדום ע”י הפרוטו-ריבוזום, לבין יצירת החלבונים הפונקציונליים של ימינו בריבוזום, מפריד שלב מכריע והוא הכנסת המידע. החלבונים בריבוזום מיוצרים לפי קוד (שהוא העתק של המידע השמור בדנ”א) הקובע אלו חומצות אמיניות יכללו בחלבון ובאיזה סדר הן ישתרשרו ובדרך זו נוצרים החלבונים הפעילים.”

“בחיים, כפי שאנו מכירים אותם, מתורגם רצף של חומצות גרעין (דנ”א, רנ”א) לרצף של חומצות אמיניות (חלבונים), אך תהליך הפוך המתרגם רצף של חומצות אמיניות לרצף של חומצות הגרעין המתאימות אינו מוכר. כלומר- גם אם הפרוטו-ריבוזום היה מביא ליצירה אקראית של חלבונים פרימיטיביים עם יכולת תפקוד מסוימת, לא ברור האם וכיצד יכול היה המידע על הרצף של חלבונים קדומים אלו להיות מונצח בתוך המידע הגנטי, כך שיוכל להיות מורש מדור לדור ואף לעבור אבולוציה. כלומר- בתיאור הרצף האבולוציוני מן הפרוטו-ריבוזום הראשוני אל החיים של ימינו, חסרה עדיין חוליה מרכזית, שבלעדיה לא תתפענח חידת היווצרות החיים והיא הבנת מקור המידע שעל לפיו נוצרים החלבונים התפקודיים.”

“ההיסטוריה של המדע מלמדת אותנו שהרבה מתעלומות העבר, אפילו כאלו שנחשבו כבלתי פתירות ברמה העקרונית, התפענחו בסופו של דבר. לאור זאת ניתן להניח כי גם המעבר מיצירת חלבונים אקראיים ליצירת חלבונים מקודדת יתפענח ויאפשר לתאר תהליך רציף מן העולם הקדום לחיים של ימינו.”

למאמרן של ד”ר אילנה אגמון, ד”ר ענת בשן ופרופ' עדה יונת אודות הפרוטו ריבוזום בנייצ'ר