لقد اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أنه عندما بدأ الحمض النووي الريبي (RNA) الحياة على الأرض منذ 4 مليارات سنةيمكن أن تكون فقط هياكل صغيرة وبسيطة. لكن الأبحاث الجديدة تظهر أن جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) الطبيعية يمكنها أيضًا أن تتبنى أشكالًا هندسية كبيرة ومعقدة، مثل الخيوط والأقفاص. والآن، يتساءل العلماء عما إذا كانت هذه الهياكل موجودة في بداية الحياة.
وفقا لفكرة تعرف باسم فرضية عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA).سبقت أشكال الحياة المعتمدة على الحمض النووي الريبوزي (RNA) الأشكال الحديثة التي تستخدم الحمض النووي والبروتين. الحمض النووي الريبيوهو ابن عم جزيئي للحمض النووي، ولا يزال يلعب أدوارًا في الخلايا الحديثة ولكنه لا يعمل كمادة وراثية أولية. في المقابل، استخدمت الأنواع البدائية الحمض النووي الريبوزي (RNA) لتخزين المعلومات الوراثية وتحفيز التفاعلات كأنزيمات بديلة.
تهيمن البروتينات في نهاية المطاف على شكل إنزيمات، ربما لأنها قابلة للطي أرقام أكثر تنوعا مما يستطيع الحمض النووي الريبي (RNA). ذلك لأن البروتينات تتكون من 20 نوعًا من الوحدات الفرعية، تسمى الأحماض الأمينية، ولكل منها بنية فريدة، بينما يتكون الحمض النووي الريبي (RNA) من أربع وحدات فرعية فقط، تسمى النيوكليوتيدات، والتي تتخذ جميعها أشكالًا متشابهة.
أحدث مقاطع الفيديو من
اعتقد العلماء في البداية أن البروتينات فقط هي التي كانت متنوعة بما يكفي لتجميعها في هياكل كبيرة، لكن ورقة بحثية جديدة تظهر أن الحمض النووي الريبي (RNA) – على الرغم من كونه محدودًا في تنوعه – لديه أيضًا القدرة على تشكيل هذه الهياكل الكبيرة. يتم نشر البحث على خادم الطباعة المسبقة com.bioRxiv 1 يوليو ولم تتم مراجعته بعد من قبل النظراء.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة: “لقد أظهرنا أن الحمض النووي الريبي (RNA) يمكنه القيام بأشياء لم نشهدها من قبل من قبل”. لين هوانغهو عالم أحياء الحمض النووي الريبي (RNA) في جامعة صن يات سين في الصين. وقال لـ Live Science: “يشير هذا إلى أنه في بداية الحياة يمكن أن يتجمع الحمض النووي الريبوزي في جميع أنواع الأشكال”.
افترض هوانغ وزملاؤه أن جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) يمكن أن تلتصق ببعضها البعض إذا كانت تحتوي على تسلسلات تطوى لتشكل “حلقات جذعية مقبلة”. ويحدث هذا عندما يطوي شريط الحمض النووي الريبوزي (RNA) على نفسه، مكونًا بنية مشابهة للحلقة الموجودة على رباط الحذاء. يقترح الباحثون أنه عندما تجتمع حلقات من RNAs مختلفة معًا، أو “تقبل”، يمكن للجزيئات أن ترتبط وتشكل مجمعات أكبر.
وبعد غربلة مجموعة من تسلسلات الحمض النووي الريبي (RNA)، وجد الباحثون عائلة من جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) المشفرة بواسطة العاثيات – الفيروسات التي تصيب البكتيريا – والتي تشكل هذه الحلقات. وقاموا بتنقية بعض جزيئات الحمض النووي الريبوزي في المختبر، وسمحوا لها بالتجمع على طبق، ثم حصلوا على بنيتها باستخدام المجهر الإلكتروني المبرد.
احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
واكتشفوا أن بعض جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) تشكل خيوطًا طويلة. تشبه هذه الخيوط البروتينية مثل الهيكل الخلوي الخلوي، وهو سقالة تشارك في العديد من الوظائف، بما في ذلك تكوين الخلايا وحركتها.
يتم تجميع بعض جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) في أقفاص بحجم الفيروسات النموذجية. بعضها على شكل عشروني الوجوه – وهو شكل ثلاثي الأبعاد مبني من 20 مثلثًا متساوي الأضلاع ويشبه كرة القدم. العديد من الفيروسات، بما في ذلك فيروسات الهربسحزم الجينوم الخاص بهم في عشرونيات الوجوه ذات أساس بروتيني تسمى الكبسولات. وهذا يثير السؤال التالي: هل يمكن أن تحتوي الكبسولات المعتمدة على الحمض النووي الريبوزي (RNA) على جينومات معبأة في عالم الحمض النووي الريبي (RNA)؟
تتجمع هياكل الحمض النووي الريبي (RNA) في عشرونيات الوجوه بحجم كبسولات الفيروس المعتمدة على البروتين.
(رصيد الصورة: لين هوانغ)
وقال هوانغ إن هذا العمل يوضح أن الحمض النووي الريبوزي (RNA) لديه القدرة على تجميع هذه الهياكل المعقدة خلال عالم الحمض النووي الريبي (RNA)، لكن هذا لا يثبت أن هذا يحدث بالفعل.
“لقد اعتقدت حقًا أن المعايير البيئية كانت بمثابة سؤال،” آنا ميدفيجيأخبر عالم الأحياء التطوري في جامعة Eötvös Loránd في المجر موقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني. “هل يمكن أن تكون هذه هي الهياكل التي يوجد حولها عالم RNA الافتراضي؟” قال ميدفيغي، الذي لم يشارك في الوظيفة الجديدة.
إذا تمكن العلماء من إعادة خلق هذه الظروف البيئية في فجر الحياة، مثل ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الرقم الهيدروجينيوقال: “ومازلنا نرى أن هذه الهياكل تتشكل، وهو ما من شأنه أن يعزز النظرية القائلة بأنه يمكن أن تكون موجودة في عالم الحمض النووي الريبوزي”.
على الرغم من أن أقفاص وخيوط الحمض النووي الريبي (RNA) كبيرة، إلا أن فريق هوانج صنعها باستخدام خيوط قصيرة فقط من الحمض النووي الريبي (RNA)، لا يزيد عدد كل منها عن 200 وحدة فرعية. يقول ميدفيغي إن جزيئات الـ RNA الطويلة تتحلل بسهولة، لذا إذا أمكن للخيوط القصيرة أن تتجمع في هذه الهياكل، فهذا يعطي وعدًا أكبر بأن هذه الجزيئات متعددة الطبقات قد تتشكل في عالم الـ RNA.
سؤال آخر هو ما إذا كانت مجمعات الحمض النووي الريبي (RNA) هذه قد تم تجميعها الآن داخل البكتيريا المصابة بالعاثية التي أتت منها. حتى الآن، لم يرى فريق هوانغ هذه الهياكل تتشكل إلا في طبق مختبري، لذا فهم بحاجة إلى معرفة ما إذا كانت العوامل الموجودة داخل البكتيريا، مثل البروتينات، تتداخل مع تكوينها داخل الخلايا أو تمكنه من ذلك.
يعتقد هوانج أنه إلى جانب توفير نظرة ثاقبة حول أصول الحياة، قد يكون لأقفاص الحمض النووي الريبوزي هذه تطبيقات محتملة في مجال التكنولوجيا الحيوية. وتستمر الجهود لاستخدام الحمض النووي المطوي في “اوريغامي الحمض النووي“لإيصال الأدوية إلى الخلايا، ويعتقد هوانغ أن الحمض النووي الريبوزي (RNA)، ابن عم الحمض النووي الأكبر سنا، قد يلعب يوما ما دورا مماثلا في الطب.
Ren, Y., Zhang, Z., Chen, K., Li, M., Xie, Y., Bai, T., Huang, B., Xiao, B., Westhof, E., Lilley, DMJ, Wang, J., Miao, Z., Wei, X., & Huang, L. (2026). التجمعات الهيكلية لعالم الحمض النووي الريبي (RNA).. com.bioRxiv.
عادل الشهراني 
