آنچه زیست شناسی مولکولی در تکامل نادیده گرفته است

من عذر خواهی خود را برای زیرنویس این مقاله به گروه R.E.M می دهم ، اگرچه نوع آنها این است که نام خود را به چنین مرحله مهمی از خواب قرض دهند.

ویکتور دو لورنزو زیست شناس مولکولی اسپانیایی (2014 ؛ در مجله بیوگرافی ) استدلال کرده است که جزم اصلی زیست شناسی مولکولی ، "DNA پروتئین می سازد RNA" (ص 226) اهمیت "متابولیسم خودخواهانه" را نادیده می گیرد. فرضیه اخیر این است که محرک اصلی تکاملی موجودات DNA حاوی تکثیر و گسترش DNA آنها در محیط نیست بلکه اکتشاف و بهره برداری از مناظر شیمیایی آنها است. مکان یابی و بهره برداری بعدی از مواد شیمیایی تقویت کننده متابولیسم به بیمه بهبود فرآیندهای متابولیکی آنها کمک می کند ، که متعاقباً به بیمه تکثیر و گسترش DNA آنها در استخر ژن کمک می کند.

با این حال ، یک تناقض پدیدار می شود: به نظر می رسد که تمرکز زیست شناسی مولکولی بر DNA حداقل از منظر تکامل دارای یک نقص باشد. DNA را می توان یک نسخه اصلاح شده از دو رشته RNA دانست ، زیرا بعید به نظر می رسد RNA و DNA به طور جداگانه تکامل یافته باشند. بنابراین ، RNA باید در زمان تکامل مقدم بر DNA باشد. ایده اخیر به عنوان فرضیه جهانی RNA شناخته می شود ، یعنی در سلولهای اولیه ، معروف به پروکاریوتها ، فقط RNA اطلاعات ژنتیکی را ذخیره می کند و واکنشهای شیمیایی آنها را کاتالیز می کند. جالب است که به نظر می رسد شواهد فسیلی نشان می دهد که پروکاریوت ها در حدود 3.9 میلیارد سال پیش ظاهر شده اند. علاوه بر این مفهوم RNA همچنان جالب توجه است ، بنابراین این ایده که ممکن است به "فسیل" های ریشه زندگی تشبیه شود جذاب است. من همچنین ظاهر ایده پروکاریوتها را تحریک کننده می دانم زیرا زمین خود تنها 4.567 میلیارد سال قدمت دارد. بنابراین ، سلولهای فوق العاده پیچیده ، با دیواره های سلولی اطراف سیتوپلاسم ، RNA ، گیرنده های شیمیایی و گیرنده های مکانیکی (برای شناسایی موانع) ، و تاژک هایی که حرکات را به سمت و سوی مواد شیمیایی و اجسام هدایت می کردند ، فقط نیم میلیارد سال (یا همین حدود) در حال حاضر بودند. ) بعد از تشکیل زمین! اگرچه ممکن است نیم میلیارد سال طولانی به نظر برسد ، اما ممکن است تاریخ چند میلیارد ساله زمین به آن داده نشود. بنابراین چگونه همه این تحولات در مدت زمان کوتاهی اتفاق افتاد؟ یک ایده بسیار تحریک آمیز این است که پروکاریوت ها روی زمین تکامل نیافته اند. یعنی از یک دنباله دار یا شهاب سنگ آمده اند. البته این هنوز به این س leadsال منجر می شود که این اشکال پیچیده حیات چگونه ایجاد شده و در یک دنباله دار یا شهاب سنگ گیر کرده و شرایط اولیه تکامل آنها در هر مکانی که تکامل یافته اند چیست؟

اما به فرضیه جهان RNA برگردیم: RNA فقط از چهار نوکلئوتید آدنین (A) ، اوراسیل (U) ، سیتوزین (C) ، گوانین (G) تشکیل شده است [توجه: در DNA ، اوراسیل به تیمین تبدیل می شود (T) ، از طریق یک فرآیند متیلاسیون]. با این حال ، RNA ، فقط با این چهار نوکلئوتید ، به طور کامل رشد نکرد ، مانند آتنا از پیشانی زئوس!

به نظر می رسد که حتی فرضیه های جهان RNA نیز نادیده می گیرند که باید یک محیط قبل از RNA وجود داشته باشد که از مواد شیمیایی لازم برای تشکیل نوکلئوتیدهای مختلف تشکیل شده باشد. بعلاوه ، این تمایلات و عدم رضایت از مواد شیمیایی و مولکولی باید بر اساس پیوندهای شیمیایی-اتمی حتی اساسی تر باشد. بنابراین ، مولکول های اصلی خود جمع شده که پیش نوکلئوتیدها را تشکیل داده اند و چهار نوکلئوتید نهایی که اولین رشته های RNA را ایجاد کرده اند ، قبلاً توسط شکارهای اولیه شیمیایی-اتمی محدود شده بودند.

در اینجا س importantال مهم دیگری مطرح می شود: آیا این اختلافات اولیه منوط به انتخاب طبیعی داروین بوده است؟ اگر یادگیری غیر تداعی ، متشکل از عادت و حساسیت ، از نظر تکاملی مسن تر از یادگیری تداعی (شرطی سازی کلاسیک و عملیاتی) است ، آیا یادگیری غیر تداعی پایه ای برای اکتشاف و بهره برداری از مناظر شیمیایی اولیه است؟

اگرچه د لورنزو توجه اصلی خود را به DNA متمرکز کرد ، اما احتمالاً فرضیه متابولیسم خودخواهانه وی در مورد پیش سازهای شیمیایی نوکلئوتید و فرمهای نوکلئوتیدی که "چهار نهایی" را برای تعریف RNA ایجاد نمی کند ، قابل استفاده است. ممکن است فرض شود که این اشکال دیگر نوکلئوتیدی و سایر مولکولهای پیچیده در جهان قبل از RNA قادر به تداوم و گسترش نیستند زیرا آنها قادر به کشف و بهره برداری از مناظر شیمیایی خود و همچنین چهار نوکلئوتید نهایی نبودند. بنابراین ، از نظر تکاملی ، به نظر می رسد دگم اصلی زیست شناسی مولکولی (کدهای DNA RNA ، پروتئین های کدهای RNA) نادیده گرفته می شود که 1) RNA باید قبل از DNA باشد ، 2) پیش سازهای مولکولی نوکلئوتیدها بر اساس میل های شیمیایی و اتمی بوده و ، 3) باید نوکلئوتیدهای دیگری قبل و در طی ترکیب چهار نهایی وجود داشته باشد ، 4) توانایی کاوش و بهره برداری از مناظر شیمیایی جدید یک عامل محرک مهم در تمام تکامل آنها بود ، و 5) این اکتشاف در مناظر شیمیایی ممکن است منوط به انتخاب طبیعی داروین بوده و ممکن است توسط دو نوع یادگیری غیر تداعی ، یعنی عادت و حساسیت (یا نمونه های اولیه شیمیایی-اتمی این اشکال یادگیری) انجام شده باشد. بنابراین ، ممکن است در اکتشاف مناظر شیمیایی جدید توسط یک مولکول مهم باشد که از محرک های بی ربط (عادت) چشم پوشی کند و به محرک های مربوطه حساس شود (حساس سازی).

پروفسور فردریک ال. کولیج مدیر مشترک مرکز باستان شناسی شناختی در دانشگاه کلرادو ، کلرادو اسپرینگز است. این مرکز دوره ها و گواهینامه های آنلاین در شناخت باستان شناسی ارائه می دهد. با [email protected] تماس بگیرید.