ប្រភពដើមម៉ូលេគុលនៃជីវិត៖ តើអ្វីបានបង្កើតឡើងដំបូង - ប្រូតេអ៊ីន DNA ឬ RNA ឬការរួមផ្សំរបស់វា?

Stanley Miller និង Harold Urey បាននិយាយកាលពីឆ្នាំ 1959 បន្ទាប់ពីរាយការណ៍ពីការសំយោគនៅមន្ទីរពិសោធន៍នៃអាស៊ីតអាមីណូនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌផែនដីបុព្វកាលថា "សំណួរជាច្រើនអំពីប្រភពដើមនៃជីវិតត្រូវបានឆ្លើយ ប៉ុន្តែនៅសល់ជាច្រើនដែលត្រូវសិក្សា" ។ ភាពជឿនលឿនជាច្រើនចុះមកក្រោម ប៉ុន្តែអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របាននឹងកំពុងដោះស្រាយជាយូរណាស់មកហើយជាមួយនឹងសំណួរជាមូលដ្ឋានមួយ ដែលសារធាតុហ្សែនត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងនៅលើផែនដីបុរាណ។ DNA ជា or RNAឬបន្តិចនៃទាំងពីរ? ឥឡូវ​នេះ​មាន​ភ័ស្តុតាង​បង្ហាញ​ថា DNA ជា និង RNA អ្នកទាំងពីរអាចរួមរស់ជាមួយគ្នានៅក្នុងស៊ុបបុព្វកាល ដែលទម្រង់ជីវិតអាចមានការវិវឌ្ឍន៍ជាមួយនឹងសម្ភារៈហ្សែនរៀងៗខ្លួន។

dogma កណ្តាលនៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុលចែងថា DNA ជា ធ្វើឱ្យមាន RNA ធ្វើឱ្យមាន ប្រូតេអ៊ីន. ប្រូតេអ៊ីន ទទួលខុសត្រូវចំពោះភាគច្រើន ប្រសិនបើមិនមានប្រតិកម្មទាំងអស់ដែលកើតឡើងនៅក្នុងសារពាង្គកាយមួយ។ មុខងារទាំងមូលនៃសារពាង្គកាយមួយគឺពឹងផ្អែកយ៉ាងសំខាន់ទៅលើវត្តមាន និងអន្តរកម្មរបស់ពួកវា ប្រូតេអ៊ីន ម៉ូលេគុល។ នេះ​បើ​តាម​ការ​ឲ្យ​ដឹង​ពី​មជ្ឈិម​បូព៌ា។ ប្រូតេអ៊ីន ត្រូវបានផលិតដោយព័ត៌មានដែលមាននៅក្នុង DNA ជា ដែលត្រូវបានបម្លែងទៅជាមុខងារ ប្រូតេអ៊ីន តាមរយៈអ្នកនាំសារដែលមានឈ្មោះថា RNA ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយវាអាចទៅរួច ប្រូតេអ៊ីន ខ្លួនគេអាចរស់នៅដោយឯករាជ្យដោយគ្មាន DNA ជា or RNAដូចករណីជាមួយ ព្រីយ៉ុង (បត់ខុស ប្រូតេអ៊ីន ម៉ូលេគុលដែលមិនមាន DNA ជា or RNA) ប៉ុន្តែអាចរស់បានដោយខ្លួនឯង។

ដូច្នេះ វាអាចមានសេណារីយ៉ូបីសម្រាប់ប្រភពដើមនៃជីវិត។

ក) ប្រសិនបើ ប្រូតេអ៊ីន ឬប្លុកអាគាររបស់វាអាចបង្កើតបានជាជីវសាស្ត្រក្នុងអំឡុងពេលបរិយាកាសដែលមានរាប់ពាន់លានឆ្នាំមុននៅក្នុងស៊ុបបុព្វកាល។ ប្រូតេអ៊ីន អាចត្រូវបានគេហៅថាជាមូលដ្ឋាននៃ ប្រភពដើមនៃជីវិត. ភស្តុតាងនៃការពិសោធន៍នៅក្នុងការពេញចិត្តរបស់វាបានមកពីការពិសោធន៍ដ៏ល្បីល្បាញដោយ Stanley Miller^{1, 2}ដែលបានបង្ហាញថានៅពេលដែលល្បាយនៃមេតាន អាម៉ូញាក់ ទឹក និងអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នា ហើយបានហូរកាត់ចរន្តអគ្គិសនី នោះល្បាយនៃអាស៊ីតអាមីណូត្រូវបានបង្កើតឡើង។ នេះត្រូវបានបញ្ជាក់ម្តងទៀតប្រាំពីរឆ្នាំក្រោយមក³ នៅឆ្នាំ 1959 ដោយ Stanley Miller និង Harold Urey បានបញ្ជាក់ថា វត្តមាននៃការបន្ថយបរិយាកាសនៅក្នុងផែនដីបឋមបានធ្វើឱ្យមានការសំយោគនៃ សរីរាង្គ សមាសធាតុនៅក្នុងវត្តមាននៃឧស្ម័នដែលបានរៀបរាប់ខាងលើបូកនឹងបរិមាណកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីតនិងកាបូនឌីអុកស៊ីតតូចជាង។ ភាពពាក់ព័ន្ធនៃការពិសោធន៍ Miller-Urey ត្រូវបានចោទសួរដោយភាតរភាពវិទ្យាសាស្ត្រអស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ ដែលគិតថាល្បាយឧស្ម័នដែលប្រើក្នុងការស្រាវជ្រាវរបស់ពួកគេគឺកាត់បន្ថយពេកទាក់ទងនឹងលក្ខខណ្ឌដែលមាននៅលើផែនដីមុនគេ។ ទ្រឹស្តីមួយចំនួនបានចង្អុលទៅបរិយាកាសអព្យាក្រឹតដែលមានលើសពី CO2 ជាមួយនឹង N2 និងចំហាយទឹក⁴. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បរិយាកាសអព្យាក្រឹតមួយក៏ត្រូវបានគេកំណត់ថាជាបរិយាកាសដែលអាចទុកចិត្តបានសម្រាប់ការសំយោគអាស៊ីតអាមីណូ។⁵។ លើសពីនេះទៀតសម្រាប់ ប្រូតេអ៊ីន ដើម្បីដើរតួជាប្រភពដើមនៃជីវិត ពួកគេត្រូវការចម្លងដោយខ្លួនឯង ដែលនាំទៅដល់ការរួមផ្សំនៃភាពខុសគ្នា ប្រូតេអ៊ីន ដើម្បីឆ្លើយតបទៅនឹងប្រតិកម្មផ្សេងៗដែលកើតឡើងនៅក្នុងសារពាង្គកាយមួយ។

ខ) ប្រសិនបើស៊ុប primordial បានផ្តល់លក្ខខណ្ឌសម្រាប់ការកសាងប្លុកនៃ DNA ជា និង / ឬ RNA ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើង នោះមួយក្នុងចំណោមទាំងនេះអាចជាសម្ភារៈហ្សែន។ ការស្រាវជ្រាវរហូតមកដល់ពេលនេះពេញចិត្ត RNA ទៅជាសម្ភារៈហ្សែនសម្រាប់ប្រភពដើមនៃទម្រង់ជីវិត ដោយសារតែសមត្ថភាពនៃការបត់លើខ្លួនវា ដែលមានស្រាប់ជាខ្សែតែមួយ និងដើរតួជាអង់ស៊ីម។⁶, មានសមត្ថភាពធ្វើឱ្យកាន់តែច្រើន RNA ម៉ូលេគុល។ អង់ស៊ីម RNA ចម្លងដោយខ្លួនឯងមួយចំនួន⁷ ត្រូវ​បាន​រក​ឃើញ​ក្នុង​រយៈ​ពេល​ជា​ច្រើន​ឆ្នាំ​ដែល​បាន​ផ្ដល់​យោបល់​ RNA ដើម្បីក្លាយជាសម្ភារៈហ្សែនចាប់ផ្តើម។ នេះត្រូវបានពង្រឹងបន្ថែមទៀតដោយការស្រាវជ្រាវដែលធ្វើឡើងដោយក្រុមរបស់លោក John Sutherland ដែលនាំទៅដល់ការបង្កើតមូលដ្ឋានពីរនៃ RNA នៅក្នុងបរិយាកាសស្រដៀងគ្នាទៅនឹងស៊ុបបុព្វកាលដោយរួមបញ្ចូលផូស្វាតនៅក្នុងល្បាយ។⁸. ការបង្កើតប្លុកអគារ RNA ក៏ត្រូវបានបង្ហាញដោយការក្លែងធ្វើបរិយាកាសកាត់បន្ថយ (មានអាម៉ូញាក់ កាបូនម៉ូណូអុកស៊ីត និងទឹក) ស្រដៀងនឹងវត្ថុដែលបានប្រើនៅក្នុងការពិសោធន៍របស់ Miller-Urey ហើយបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ការឆក់អគ្គិសនី និងឡាស៊ែរថាមពលខ្ពស់តាមរយៈពួកវា។⁹. ប្រសិនបើ RNA ត្រូវបានគេជឿថាជាអ្នកបង្កើតនោះ តើនៅពេលណា និងដោយរបៀបណា DNA ជា ហើយប្រូតេអ៊ីនកើតឡើង? បាន​ធ្វើ DNA ជា បង្កើតជាសម្ភារៈហ្សែននៅពេលក្រោយ ដោយសារតែធម្មជាតិមិនស្ថិតស្ថេរនៃ RNA និងប្រូតេអ៊ីនបានធ្វើតាម។ ចម្លើយចំពោះសំណួរទាំងអស់នេះនៅតែមិនមានចម្លើយ។

គ) សេណារីយ៉ូទីបីដែល DNA និង RNA អាចរួមរស់ជាមួយគ្នានៅក្នុងស៊ុបបុព្វកាលដែលនាំទៅដល់ប្រភពដើមនៃជីវិតបានមកពីការសិក្សាដែលបានចេញផ្សាយនៅថ្ងៃទី 3^rd ខែមិថុនា ឆ្នាំ 2020 ដោយក្រុមរបស់លោក John Sutherland មកពីមន្ទីរពិសោធន៍ MRC នៅ Cambridge ចក្រភពអង់គ្លេស។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានក្លែងធ្វើលក្ខខណ្ឌដែលមាននៅលើផែនដីបឋមរាប់ពាន់លានឆ្នាំមុន ជាមួយនឹងស្រះទឹករាក់នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។ ពួកគេបានរំលាយសារធាតុគីមីដែលបង្កើតជាដំបូង RNA នៅក្នុងទឹក អមដោយការសម្ងួត និងកំដៅពួកវា ហើយបន្ទាប់មកដាក់ពួកវាទៅនឹងកាំរស្មីយូវី ដែលក្លែងធ្វើកាំរស្មីព្រះអាទិត្យដែលមាននៅសម័យដើម។ នេះមិនត្រឹមតែនាំឱ្យមានការសំយោគនៃប្លុកអគារទាំងពីរនៃ RNA ប៉ុន្តែក៏នៃ DNA ជាផ្តល់យោបល់ថាអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីកទាំងពីរមានរួមគ្នានៅពេលដើមកំណើតនៃជីវិត¹⁰.

ដោយផ្អែកលើចំណេះដឹងសហសម័យដែលមានស្រាប់នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ និងគោរពដល់គោលលទ្ធិកណ្តាលនៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល វាហាក់ដូចជាអាចសន្និដ្ឋានបានថា DNA និង RNA មានរួមគ្នាដែលនាំទៅរកប្រភពដើមនៃជីវិត និងការបង្កើតប្រូតេអ៊ីនបានមក/កើតឡើងនៅពេលក្រោយ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អ្នកនិពន្ធមានបំណងចង់ស្មានអំពីសេណារីយ៉ូមួយទៀត ដែលម៉ាក្រូម៉ូលេគុលជីវសាស្រ្តសំខាន់ៗទាំងបី។ DNA, RNA និងប្រូតេអ៊ីនមានជាមួយគ្នានៅក្នុងស៊ុបបឋម។ លក្ខខណ្ឌរញ៉េរញ៉ៃដែលមាននៅក្នុងស៊ុបបុព្វកាលដែលពាក់ព័ន្ធនឹងធម្មជាតិគីមីនៃផ្ទៃផែនដី ការផ្ទុះភ្នំភ្លើង និងវត្តមាននៃឧស្ម័នដូចជា អាម៉ូញាក់ មេតាន កាបូនម៉ូណូអុកស៊ីត កាបូនឌីអុកស៊ីត រួមជាមួយទឹក ប្រហែលជាល្អសម្រាប់ម៉ាក្រូម៉ូលេគុលទាំងអស់ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ព័ត៌មានជំនួយនៃនេះត្រូវបានផ្តល់ដោយការស្រាវជ្រាវដែលធ្វើឡើងដោយ Ferus et al ។ ដែលជាកន្លែងដែល nucleobases ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងបរិយាកាសកាត់បន្ថយដូចគ្នា⁹ ប្រើនៅក្នុងការពិសោធន៍របស់ Miller-Urey ។ ប្រសិនបើយើងជឿលើសម្មតិកម្មនេះ នោះក្នុងអំឡុងពេលនៃការវិវត្តន៍ ភាវៈផ្សេងៗបានទទួលយកសារធាតុហ្សែនមួយ ឬផ្សេងទៀត ដែលអនុគ្រោះដល់អត្ថិភាពរបស់ពួកគេឆ្ពោះទៅមុខ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលយើងព្យាយាមស្វែងយល់ពីប្រភពដើមនៃទម្រង់ជីវិត ការស្រាវជ្រាវបន្ថែមទៀតគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីឆ្លើយសំណួរជាមូលដ្ឋាន និងពាក់ព័ន្ធអំពីរបៀបដែលជីវិតមានដើមកំណើត និងបន្តពូជ។ នេះនឹងតម្រូវឱ្យមានវិធីសាស្រ្ត "ក្រៅប្រអប់" ដោយមិនពឹងផ្អែកលើការរើសអើងណាមួយដែលបានណែនាំនៅក្នុងការគិតរបស់យើងដោយ dogmas បច្ចុប្បន្នដែលបានអនុវត្តតាមវិទ្យាសាស្រ្ត។

***

ឯកសារយោង:

1. Miller S., 1953. ការផលិតអាស៊ីតអាមីណូក្រោមលក្ខខណ្ឌផែនដីបុព្វកាលដែលអាចកើតមាន។ វិទ្យាសាស្ត្រ។ ថ្ងៃទី 15 ខែឧសភា ឆ្នាំ 1953 ៖ វ៉ុល។ 117, លេខ 3046, ទំព័រ 528-529 DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528

2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Prebiotic Soup-Revisiting the Miller Experiment។ វិទ្យាសាស្រ្ត ០២ ឧសភា ២០០៣៖ វ៉ុល។ 02, លេខ 2003, ទំព័រ 300-5620 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145

3. Miller SL និង Urey HC, 1959. ការសំយោគសមាសធាតុសរីរាង្គនៅលើផែនដីបុព្វកាល។ វិទ្យាសាស្រ្ត ថ្ងៃទី 31 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 1959: លេខ។ 130, លេខ 3370, ទំព័រ 245-251 ។ DOI៖ https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245

4. Kasting JF, Howard MT ។ 2006. សមាសភាពបរិយាកាស និងអាកាសធាតុនៅលើផែនដីដំបូង។ Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1733–1741 (2006) ។ បោះពុម្ភ: 07 កញ្ញា 2006. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902

5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. ការវាយតម្លៃឡើងវិញនៃការសំយោគសរីរាង្គ prebiotic នៅក្នុងបរិយាកាសភពផែនដីអព្យាក្រឹត។ Orig Life Evol Biosph 38:105–115 (2008)។ DOI៖ https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3

6. Zaug, AJ, Cech TR ។ 1986. លំដាប់អន្តរាគមន៍ RNA Tetrahymena គឺជាអង់ស៊ីម។ វិទ្យាសាស្រ្ត ថ្ងៃទី 31 ខែមករា ឆ្នាំ 1986: លេខ។ 231, លេខ 4737, ទំព័រ 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911

7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme ។ វិទ្យាសាស្រ្ត 08 Apr: Vol. 332, លេខ 6026, ទំព័រ 209-212 (2011)។ DOI៖ https://doi.org/10.1126/science.1200752

8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. ការសំយោគនៃសារធាតុ pyrimidine ribonucleotides ដែលបានធ្វើឱ្យសកម្មនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌដែលអាចជឿជាក់បានជាមុន។ ធម្មជាតិ 459, 239–242 (2009) ។ https://doi.org/10.1038/nature08013

9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. ការបង្កើត nucleobases នៅក្នុងបរិយាកាសកាត់បន្ថយ Miller-Urey ។ PNAS ថ្ងៃទី 25 ខែមេសា ឆ្នាំ 2017 114 (17) 4306-4311; ចេញផ្សាយដំបូង ថ្ងៃទី 10 ខែមេសា ឆ្នាំ 2017 ។ DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

10. Xu, J., Chmela, V. , Green, N. et al ។ 2020 ការបង្កើត prebiotic ជ្រើសរើសនៃ RNA pyrimidine និង DNA ជា nucleosides purine ។ ធម្មជាតិ 582, 60–66 (2020) ។ ចុះផ្សាយ៖ ថ្ងៃទី ០៣ ខែមិថុនា ឆ្នាំ ២០២០។ DOI៖ https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9

***