* البروتينات - مشكلة الوقت - التحلل وعدم الاستقرار- الازمة - البلمرة

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل

* البروتينات - مشكلة الوقت - التحلل وعدم الاستقرار- الازمة - البلمرة

مُساهمة  طارق فتحي في الأحد أكتوبر 12, 2014 10:49 am

ما هى اهمية تلك البروتينات في نشوء الحياة ؟
هذا الجزيئ العملاق بالخلية كما يعرفه البيولوجيين يصل عدد ذراته الى الالاف وكل بروتين مصنوع بدقة متناهيه حيث تقع كل ذرة فى مكانها المضبوط ، مما يميز كل بروتين بتركيب متفرد ثلاثى الابعاد يسمح بأداء وظيفته الخاصة سواء فى بناء الانسجة الحية داخل جسد الكائن الحى باختلاف انواعها او للعمل كحافز .
لكن المدهش ان هذا الجزيئ العملاق اللذى نعتبره وحدة بناء الحياة بتنوعها وتباينها الهائل بين الشجروالحيوان وحتى الكائنات الدقيقة يتم صنعه فقط من عشرين نوعا فقط من الاحماض الامينة.
وبذلك يمكننا تشبيه البروتين بفقرة كتبت بلغة ذات عشرين حرفا فقط ويأتى هذا التنوع الهائل بين انواع البروتينات المكونة للحياة من تغيير توالى تلك الحروف العشرين .
او يمكننا ان نشبهه بعقد به حبات من الخرز مختلفة الالوان ، هذه الحبات تمثل انواع الاحماض الامينيه المختلفة
لكن الاكثر ادهاشا هو ان تلك السلسلة (جزيئ البروتين) المكونة من حبات الخرز المتبانة (الاحماض الامينية) يتم طيها على نفسها بطريقة محددة للغايه لتنتج شكل ثلاثى الابعاد هو ما يحدد وظيفة البروتين بتجاويفه ونتوئاته التى يمكنها العمل كقالب بناء خاص بنسيج ما او كحافز انزيمى يعمل كمفتاح لاقفال خاصة به فى الخلية هو فقط من يقوم بفتحها .
الفيديو يوضح تركيب البروتين وطريقة طية

http://www.youtube.com/watch?v=yZ2aY5lxEGE

لبنات البناء الأساسية لجميع المنظومات الحية هي البروتينات، والتي تتكونفقط من 20 نوع مختلف من الأحماض الأمينية.و متوسط عدد الأحماض الأمينية في البروتين البيولوجي أكثر من 300.ويجب أن يكون ترتيب هذه الأحماض الأمينية في تسلسل محدد جدا لكل بروتين ولا يمكن لعملية تضاعف الماده الوراثيه dna أن تتقدم بدون مساعدة عدد من الپروتينات
والبروتينات عباره عن جزيئات مختلفه كيميائيا جدا عن الدنا. فبينما يتشكل الدنا من النكليوتيدات، فإن الپروتينات تتكون من الاحماض الامينيه . والبروتينات هي اليد الخبيرة للخلية الحية. فالإنزيمات وهى فرع ثانوى من البروتينات تعتبر الات خلويه بالغة التعقيد والتخصص حيث تعمل كمسرعات تزيد من سرعة العمليات الكيميائية وبدونها تحدث هذه العمليات ببطء شديد غير مُجدٍ للحياة ويضعها فى نطاق المستحيل . ولكن الاشكال يقع هنا فى حقيقه معقده وهى ان هذه البروتينات التي تستخدمها الخلايا الحالية تتشكل بناء على تعليمات مكوَّدة في الدنا نفسه
شاهد الفيديو يوضح مفهوم العقيده المركزيه لعلم الاحياء الجزيئى لكيفية نسخ المعلومات ب DNA وترجمتها وتحويلها الى البروتين
http://www.youtube.com/watch?v=GjOmutZEohY

هذا الوصف المذكور آنفا يستحضر إلى الأذهان الأحجية القديمة: أيهما أتى أولا الدجاجة أم البيضة؟
فالحمض النووى DNA يمتلك الوصفة اللازمة من المعلومات لتشكيل الپروتينات وهى مشفره ومكوده عليه .>---------< ومع ذلك لا يمكن استرداد هذه المعلومات أو نسخها بدون مساعدة هذه الپروتينات.
اى ان البروتين يحتاج للدنا لانتاجه والدنا يحتاج للبروتين لانتاجه
إذًا أي من هذه الجزيئات الكبيرة ظهر إلى الوجود أولا:
الپروتينات (الدجاجة) أم الدنا (البيضة)؟

http://www.worldcat.org/title/probabilities-and-life/oclc/14538829

http://en.wikipedia.org/wiki/Émile_Borel

http://www.themysteryoflifesorigin.org/
ص 80
http://www.amazon.com/Evolution-Space-Sir-Fred-Hoyle/dp/0671492632

مشكلة الوقت وفرصية نشوء الحياة على الارض
((. الوقت هو بطل هذه المؤامرة. . . . تعطى الكثير من الوقت، والمستحيل يصبح ممكنا، والممكن يصبح من المحتمل، والمحتمل قد يصبح مؤكدا . وما على المرء إلا الانتظار و الوقت نفسه ينفذ المعجزات))
هذا ما قاله الاحيائى الشهير
( جورج والد فى مجلة العلوم 1954)
لكن فى حالتنا تلك فان الوقت نفسه ادخل المعادله نطاق المستحيل العقلى ................ كيف هذا ؟
لنرى .......الى اى مدى من الزمن يتوجب علينا الانتظار ؟
كم من الوقت كان متاحا على الارض لنشوء الحياه ؟

عاشت البكتيريا في وقت مبكر قبل 3.5 مليار سنة،والحياة كانت موجودة في وقت سابق قبل 3.8 مليار سنة.وبالنظر إلى عمر الارض المفترض الأرض حوالي 4,5مليار سنة، و أن القشرة الأرضية لم تتصلب حتى قبل 4 مليار سنة فانه لن يكون هناك الا 200 مليون سنة لتظهر الحياه على الارض وهذا الرقم يعتبر ضئيلا جدا للسماح لفرص الحياة الاوليه بان تحدث وفق ظروف طبيعيه وبالطبع لا يمكن اعتباره رقما ذو اهميه مقارنة بما سيتم ذكره وفق الاحتمالات التى تم اجراؤها .

وفقا للقانون الاحصائى المعروف اللذى صاغه عالم الرياضيات اميل بوريل Emile Borel فى كتابه Probabilities and Life واللذى يناقش فيه حدود الاحتماليه الرياضيه لحدوث حدث ما حيث يقرر ان اى حدث تتجاوز نسبة الاحتماليه له 1 من :10^50 (اى فرصه واحده فقط من 100000000000000000000000000000000000000000000000000فرصه ) ( واحد بجواره خمسين صفرا) هو حدث يمكن القول على وجه اليقين انه لن يحدث ابدا بغض النظر عن امكانية توافر الوقت او المكان المخصص له

الاحماض الامينيه ماهى الا لبنات بسيطه بدائيه تلزم لتكوين البروتينات والحياه فى الخليه منظومه بالغة الاحكام مكونه من تعقيد متضافر من مئات البروتينات
لننظر فرص تكوين بروتين واحد فقط من تلك البروتينات بالطرق الكيميائيه الطبيعيه .
عندما ننظر في الاحتمالات الرياضية لامكانية تكوين بروتين بسيط مكون من (100حمض امينى ) وفق الظروف الكيميائيه ووفق ظروف مثاليه لأقصى نسبه احتماليه ممكنه فما هى نسبة حدوث ذلك .؟

وما هو احتمال الحصول ذلك البروتين صغير المكون من مائه من الأحماض الأمينية العسراء مع العلم بان ( البروتين المتوسط لديه ما لا يقل عن 300 من الأحماض الأمينية العسراء.) ؟

التحلل وعدم الاستقرار
لو افترضنا قدرة تلك التجارب التي أجريت في ظل ظروف من المفترض انها تشبه تلك الموجودة على الأرض البدائية في إنتاج بعض المكونات الكيميائية اللازمه للبروتينات، والحمض النووي dna، والحمض النووى الريبوزى rna فان تلك اللبنات لن تستطيع بناء اى معقد او سلسله فى الواقع لان الاتجاه فى الظروف الطبيعيه هو
لتحطيم تلك "اللبنات"، وليس العكس. كما بينا سابقا فى اشكالية البلمره
بالاضافه أيضا، الى ان تلك اللبنات من المرجح أن تتفاعل في الطريق الخاطئ مع "اللبنات" الأخرى، على سبيل المثال، السكريات ومركبات الكربونيل (> C = O) تتفاعل مع الأحماض الأمينية المميته والمركبات الأمينية (NH-2) ، لتشكيل إيمينات (> C = N)،

علاوة على ذلك، فان الكثير من لبنات البناء غير مستقرة جدا. وخير مثال هو الريبوز، العنصر الضرورى لبناء لRNA، وبالتالي لفرضية RNA ذاتى التكرار
فقد وجد ستانلي ميلر أن عمر النصف (T ½) للريبوز هو فقط 44 سنة في درجة الحموضة 7.0 (نطاق محايد) و صفر درجة مئوية. ولكن الاسوأ انها كانت فى ا درجات الحرارة 100 مئويه وفى نفس درجة الحموضه فقط 73 دقيقة وهذه عقبة رئيسية لفرضيات الفوهات الحارة .

عدم استقرار لبنات الحمض النووى عائق قاتل لفرضية الفرص الزمنيه الطويله اللازمه لتكون ذلك الحساء البدائى للحياه على سبيل المثال، عند 100 º C (درجة غليان الماء)،عمر النصف لكل من الأدينين وجوانين هي

سنة،واليوراسيل هو 12 عاما، والسيتوزين هو 19يوم وحتى و حتى فى ظروف حراريه منخفضه فان الريبوز، وهو السكر الذي يساعد في بناء الحمض النووي، لديه نصف حياة قصيرة 44 سنة والسيتوزين بعمر نصف حوالى 17،000 سنة. وفي كلتا الحالتين فان معدل التدهور مرتفع جدا ليسمح بتجميع ما يكفي من المواد العضوية لتشكيل حساء ما قبل الحياه بالاضافه الى ان نموذج النطاق البارد ضد فرضيات التخلق التى تعتمد وجود النطاقات الحراريه العاليه كمصدر للطاقه وهذا ما ذكره العلماء وميلرنفسه فى ورقه اخرى

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7667262

http://www.pnas.org/content/95/14/7933.abstract

مصادر الطاقه المستخدمه مدمره للمواد العضويه المتكونه
مُساهمة طارق فتحي في السبت 11 أكتوبر 2014 - 23:35

جميع مصادر الطاقة التي تنتج المواد الكيميائية الحيوية تدمرها فور تكونها و تجارب مثل ميلر استخدمت الفخاخ المصممة استراتيجيا لعزل المواد الكيميائية الحيوية بمجرد تشكلها حتى لا تدمر بفعل الشرر / الأشعة فوق البنفسجية .

من المعلوم لدينا أن الأشعة فوق البنفسجية شديدة السمية للحياة، وغالبا ما تستخدم لتدمير الحياة (وبالتالي تستخدم أضواء الأشعة فوق البنفسجية في المستشفيات لقتل الكائنات الحية الدقيقة).

شدة الموجات الطويلة المدمرة يفوق عدد تلك الموجات القصيرة البناءة، وكفاءة الكم المدمرة أعلى بكثير من كفاءة الكم البناءه حيث تتضاعف عدد أوامر التدميرللاحماض الأمينية بنسبة 4-5 اضعاف لكل مثل من نسبة البناء وهذا يعنى بالضروره فشل تام وموت محقق.

قال ميلر فى تجاربه أنه استخدم طول موجي معين من الاشعه الفوق بنفسجيه وفرز الاحماض الامينيه بعيدا عن موجات أخرى لأنها تدمر الأحماض الأمينية بالاضافه الا ان الأحماض الأمينية حساسة جدا وتكسر بسهولة حتى تحت ضوء الشمس الطبيعي

لذلك صممت تجربة ميلر أوري وما تلاها من تجارب بتقنية وضع الفخاخ المصممة استراتيجيا لإزالة المنتجات من الإشعاع قبل أن يتم تدميرها. لكن على الأرض البدائية، ستدمر أي احماض امينية تكونت فورتشكلها وحتى فى المحيط لا تتوافر حماية لها ، وذلك لأن الأشعة فوق البنفسجية تخترق عدة أمتار من المياه السائلة

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5348640

سيناريوهات خياليه للخروج من الازمه
وقفت اشكالية استحالة تكون المعقدات الحيويه اللازمه كلبنة بناء للحياه الاولى فى المحيطات المائيه عقبه لا يمكن تخطيها ولجأ انصار النشأه الطبيعيه والتطوريين الى اقتراح سيناريوهات خياليه وغير واقعيه لتخطى الازمه ونال اقتراح سيدنى فوكس تغطيه واهتمام كحل لتلك الازمه

استخدم فوكس الحرارة الشديدة كآلية القيادة في نموذجه.حيث يتم تسخين خليط خاص من الأحماض الأمينية النقيه والجافه في حوالي 175 ° C (الماء يغلي عند 100 درجة مئوية) لفترة زمنية محدودة (عادة حوالي ست ساعات). ثم يتم توقيف التسخين ، ويحرك المنتج مع الماء الساخن، وتتم إزالة المواد غير القابلة للذوبان عن طريق الترشيح.
وعندما يبرد المحلول المائي يترسب على شكل كريات سماها فوكس ال proteinoid
وبتحليل هذه المواد تبين أنها تتكون من البوليمرات، أو سلاسل من الأحماض الأمينية
ادعى فوكس أن ال proteinoid شكلت الخليه الاولى protocells وادعى أيضا أن هذه المركبات تمتلك خصائص الحفاز أو انزيم . وأخيرا،ادعى فوكس أن هذه المعقدات يمكنها تتكاثر بالانقسام إلى حد ما بنفس طريقة الخلايا الحقيقية. لكن هل حقا يمكن لهذا السيناريو تقديم اى خدمه لتجاوز الازمه ؟
اقتراح فوكس ظروفا خياليه لا يمكن توافرها لتمام نجاح ذلك السيناريو حيث لا يمكن ان تتوافر درجة التسخين المقترحه الا على حواف البراكين بشرط ان يسقط المطر بعدها بساعات قليله ولكن هذه الظروف الغير واقعيه لا يمكن ان يتم توافرها يوما على سطح الارض فضلا عن ان تنجح فى انتاج كميات كافيه من المعقدات

وفوق ذلك فشل نموذج فوكس فى تقديم اى حلول علميه وواجهته اشكاليات قاتله :-
المشكلة الاولى :
- الانقطاع الواضح فى السلسله المزعومه فبدلا من ان يستخدم المكونات الاوليه التى تحصلت عليها تجارب الحساء الاولى من احماض امينيه راسميه racemates بنسب متساويه وهى غير صالحه للحياه استخدم احماض امينيه بيولوجيه بلوريه نقيه عسراء التوجه الكفى وهذا اشكال لا يمكن تخطيه واى محاولة لاجراء التجربة مع مكثف "حساء prebiological،"كما انتجته التجارب سيكون القطران هو المنتج الوحيد.نتيجة
والتساؤل هنا :-
فى اى مكان على الأرض يمكن العثور على خليط من الأحماض الأمينية النقية؟
المكان الوحيد هو فقط في مختبر عالم في القرن العشرين!
ولكن بالظروف الطبيعيه فان مجموعة كبيرة ومتنوعة من المركبات الكيميائية العضوية التى يبلغ عددها بالآلاف يمكن ان تتكون على الأرض البدائية واحتمال وجود خليط من الأحماض الأمينية النقية تتراكم في أي مكان يفرض انه يمكن انتاجها هو الصفر المطلق.ولكنها ستكون ممزوجة مع السكريات، والألدهيدات، والكيتونات، والأحماض الكربوكسيلية والأمينات، البيورينات، البريميدينات، والمواد الكيميائية العضوية الأخرى. وتسخين الأحماض الأمينية في أي درجة حرارة تقريبا مع خليط من هذه المواد الكيميائية فانها ستؤدى يقينا إلى التدمير الكامل للأحماض الأمينية. وهذا العامل وحده يلغى مخطط فوكس تماما من أي نقاش عقلاني.
المشكلة الثانية :
- فى نموذج فوكس مطلوب نسبة عالية جدا من الأحماض الأمينية الأسبارتيك aspartic والجلوتاميك،glutamic والليسين lysine ولكن فى جميع تجارب انتاج الحساء البدائى المختبريه كان أعلى النسب المتتجه هي الجلايسين وألانين، وهى الأبسط في التركيب و بالتالي الأكثر استقرارا من كل الأحماض الأمينية. وكان نسبة الأسبارتيك والجلوتاميك،والليسين صغيرة ونادره ،
المشكلة الثالثة :
- تدمير الاحماض الامينيه اثناء عملية التسخين
اثنين من الأحماض الأمينية التي تحدث الأكثر شيوعا في تكوين البروتينات هى السيرين Serine والثريونين threonine. ومع ذلك فإنها تخضع لتدمير شديد خلال عملية التسخين المطلوبة في مخطط فوكس. وبالتالي فإن المنتج الناتجة يحتوي فقط على كميات ضئيلة من سيرين وثريونين على النقيض من البروتينات البيولوجيه المعروفه
المشكلة الرابعة :
- ال Proteinoids ليست البروتينات، وهي تحتوي على العديد من الروبط الغيرببتيديه بالاضافه الى ان الروابط الببتيديه بها من النوع بيتا ، في حين أن جميع الروابط الببتيد البيولوجية ألفا. اى انها مجرد قطعه من الماده العضويه الغير صالحه بيولوجيا ولا يمكنها تمثيل اى خطوه من خطوات الحياه
المشكلة الخامسة:
- لا توجد أدلة على محتوى المعلومات في الجزيئات المتكونه بالمره وهى عامل اساسى واولى لازم للحياه
المشكلة السادسة:
. proteinoid غير مستقرة ويتم تدميرها بسهولة.
المشكلة السابعة
- نموذج التكاثر الخلوى اللذى اقترحه فوكس والتجارب التى تلته لتفسير الانقسام عباره عن ظاهره فيزيائيه بسيطة ليس لها اى علاقة بانقسام الخلايا فى الكائنات الحية :-
انقسام الخلايا حتى في أبسط الكائنات يتطلب عملية وآلات معقدة بشكل لا يصدق لنسخ كل وحدة فى الخلية بدقه بالغه ونظام مذهل ولكن من ناحية أخرى نموذج انقسام الخليه تبعا لانصار النشأه الطبيعيه هو مجرد ظاهرة فيزيائية بسيطة، مثل فصل فقاعة الصابون إلى قسمين وهى ظاهره لا تمت للنسخ المتماثل الدقيق فى الحياه بصله لانها عمليه عشوائيه بحته كانقسام كريات الدهون او فقاعات الدهون بسبب التحريك او الاهتزاز الى كريات صغيره لذلك فالتدليل بهذه الطريقه السطحيه على التكاثر هو استهزاء تام بالعقول وتستطيح لا يمكن تجاوزه
انظر الفيديو يوضح لك عملية الانقسام الخلوى المعقده
http://www.youtube.com/watch?v=2WwIKdyBN_s

و لكى يستطيع انصار النشأه الطبيعيه تمرير الافكار السطحيه فانهم عادة ما يلجأون الى التحايل على الحقائق بتصويرجدار الخليه بانه مجرد حاجز لمنع محتويات الخلية من الهرب والاختلاط مع الوسط المحيط او القدره على الاستقطاب الفيزيائى العشوائى ولكن غشاء البلازما يفعل أكثر من ذلك بكثير. فالمغذيات يجب أن تمر عبرها إلى الداخل لتستطيع الخليه البقاء على قيد الحياه ، والنفايات والمنتجات يجب أن تمر إلى الخارج. وهكذا يتم اختراق الغشاء عبر قنوات انتقائية للغاية ومضخات تشكلت من جزيئات البروتين

اقترح لين مارغوليس أن أول خلية اوليه وجب عليها استيعاب عضيات من خلال عملية التكافل.
وهى الأحماض النووية التي تحمل المعلومات حول بنية ووظائف الكائن الحي.,, والريبوسوم حيث تصنع البروتينات باستخدام آلية معقدة من الأحماض النووية وأكثر من مائة من البروتينات المختلفة، ولكل منها مهمة معينة. ويجب ان تحتوي الخلية أيضا على الميتوكوندريا حيث يتم إنتاج الطاقة.هذه المكونات قائمه بتكافليه وظيفيه يستحيل اختزالها ولكن اين يمكن لهذه المكونات ان تتواجد بشكل مستقل؟
ولذلك فان الخليه البدائيه precell يجب ان تتوافر فيها مثل هذه الاغشيه الانتقائيه لكن بتلك النماذج البدائيه المقترحه الشبيه بفقاعات الصابون فإن نموذج protenoid" ابعد ما ان يكون صالحا للحياه لانه يفتقر إلى القدرة على "التمييز" بين المغذيات والفضلات
فقدرة الخليه للتمييز في التبادلات الكيميائية مع البيئة هو امر حتمى للحياه وفقا لاحد مراجع علم الاحياء الرئيسيهCampbell
One of the earliest episodes in the evolution of life may have been the formation of a membrane that could enclose a solution of different composition from the surrounding solution, while still permitting the selective uptake of nutrients and elimination of waste products. This ability of the cell to discriminate in its chemical exchanges with the environment is fundamental to life, and it is the plasma membrane that makes this selectivity possible

وبالاضافه الى ذلك فان الغشاء الخلوى في أبسط الحالات مكون من الدهون الثلاثية التى ترتبط مع البروتينات المتخصصة التي تعمل على استقراره وتحافظ على سلامته الهيكلية.فانه من المؤكد أن الحاوية للخلايا الاوليه كانت حاضره فى مراحل التكوين الاولى
.ولكن الأحماض الدهنية، كمكون اساسى لجميع أغشية الخلايا من المستحيل انتاجها تحت ظروف النشأه الطبيعيه فى نماذج الينابيع الحرارية الأرضية والبيئات القاسية بسبب الحموضة، الأملاح الذائبة، ودرجات حرارة عالية، وايونات الكالسيوم والحديد، والمغنيسيوم.
،وحتى لو تم إنتاج هذه الجزيئات، فان الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل المغنيسيوم والكالسيوم سوف تتحد مع الأحماض الدهنية، وترسبها إلى قاع البحر لإدراجها في رواسب عصر ما قبل الكمبري. وبالتالي حتى لو كانت قد شكلت في البداية، فإنها تكون غير متوفرة لتشكيل غشاء.
ولكن المشكلة تذهب أبعد من ذلك،
لأن الغشاء الخلوى الفسفورى غير منفذ لمعظم الجزيئات التى تحتاجها الخلية في النمو. والأغشية في الخلايا الحديثة تتحايل على هذه المشكلة من خلال وجود عناصر متكاملة من البروتينات متطورة جدا ذات الطبيعه الانتقائيه وبطبيعة الحال لا يمكن تصور أن هذه البروتينات كانت متاحة للprotocell الأولى . وبالتالي فان وجود الغشاء المحيط سيعيق تطويرال protocell من دون وجود هذه البروتينات ولكن دون غشاء لا يمكن أن يكون هناك أي خلية.
تعقيد اخر لا يمكن اختزاله فكيف يتم تخطى هذه الاشكاليه ؟

الفيديو تصوير ثلاثى الابعاد يوضح تعقيد الغشاء الخلوى يمكن تفعيل الترجمه العربيه وتحويل اللغه من الاعدادات
http://www.youtube.com/watch?v=moPJkCbKjBs

ما هى البلمره
البلمرة هو العملية التي من خلالها ترتبط وتشكل "مونومرات" (جزيئات عضوية بسيطة) روابط تساهمية مع بعضها البعض لإنتاج "البوليمرات" (الجزيئات العضوية المعقدة).
المونومرات المكونة للحساء البدائى يجب ان تحتوى (الأحماض الأمينية، السكريات، الدهون، الكربوهيدرات البسيطة،القواعد النيتروجينيه )، و البوليمرات هي سلاسل من تلك المونومرات كمثال (الببتيدات والدهون الفوسفاتية و RNAو DNA) .

للمساعدة بمثال قياسى لنقرب المفهوم لتلك الهياكل التى نتعامل معها ولنعرف على اى خطوه تقف الاحماض الامينيه والنوويه من موقف وجود حياه سنمثل المونومرات (كالاحماض الامينيه) بالحروف والبوليمرات( كالببتيدات والدهون الفوسفاتية و RNAو DNA) بالكلمات والجمل ،وعليه يمكن بكل بساطه يدركها اى بيولوجى تمثيل الخليه بمجلد ضخم مصمم ومؤلف بفعل قريحه عبقريه ليحكى ملحمه بالغة التعقيد وليس مجرد تراكمات عشوائيه لركام من تلك الحروف او حتى الكلمات
لكن ومع استحالة ان تصنع الحروف كلمات و جملا مفيده فضلا عن ان تصنع روايه ملحميه ضخمه فلا توجد اى فرص لالتقائها وترابطها بالاساس فى حيز معين يوفر لها امكانية الترابط . وتواجه عملية تكوين تلك المعقدات مشكلات تجعل من العمليه واقع مستحيل الحدوث
استحالة البلمره فى ظروف النشأة الطبيعيه المقترحه :-
المشكلة الاولى
تفترض فرضيات الحساء البدائى والفوهات الحاره حدوث التخلق قبل الحيوى فى حيز مائى كالمحيطات . ووفقا للمبدأ الكيميائى Le Chatelier فإن وجود منتج كهذا لايمكن بحال من الاحوال ان يسير عكس التوازن لانتاج بوليمرات وجزيئات معقده لان الماء هو بالاساس مذيب ومخفف للمونومرات ليجعل فرص التقائها معدومه وعلاوة على ذلك، فإن المركبات العضوية تتحلل بسرعة إذا تعرضت لحرارة عالية من الفتحات الحرارية في أعماق البحار ،لذلك، فإن خطوة البلمرة في الأصل الكيميائي للحياة لا يمكن أبدا أن تجري في حيز هائل من المياه كالمحيطات وفرص التقاء المونمرات مستحيله

ولذلك فان تركيب البروتينات والأحماض النووية من السلائف العضويه ولبنات الحساء البدائى يمثل واحدا من أصعب التحديات لنموذج التخلق قبل الحيوى prebiological. فهناك العديد من المشاكل المختلفة التي يواجهها أي اقتراح. وهواستحالة البلمره وتكوين المعقدات في المياه
فمع افتراض بدء الحياة في المحيطات،فان الجزيئات العضوية المفترض تكونها فى الماء سوف يتم تدميرها على الفور خلال عملية التحلل.المائي، و هو إضافة جزيء الماء بين جزيئين المستعبدين (اثنين من الأحماض الأمينية في هذه الحالة)، وقد لاحظ كثير من العلماء هذه المشكلة.وعلاوة على ذلك، تميل المياه لكسر سلاسل الأحماض الأمينية وتفكيكها عن بعضها البعض إن وجدت تلك البروتينات المزعومه التى شكلت في المحيطات بترابط الاحماض الامينيه منذ 3.5 مليار سنة مضت .http://www.youtube.com/watch?v=UOUjtcCAo5s
ومن المعروف ان تشكيل البوليمرات يحاتج بالضروره الى ظروف جافه وهذا لا يتفق مع فرضيات التخلق اللاحيوى المطروحه ويعترف العلماء بتلك الاشكاليه القاتله كما اورد تقرير اللجنة المعنية بحدود الحياة العضوية في الأنظمة الكوكبية،بالاكاديميه الوطنيه للعلوم بواشنطن بذلك:
"Two amino acids do not spontaneously join in water. Rather, the opposite reaction is thermodynamically favored."

المشكلة الثانية
الاحماض الامينيه بطبيعتها قادرة على الارتباط في العديد من المواقع من قبل العديد من أنواع الروابط الكيميائية.ولكن لتشكيل سلاسل ببتيد يتطلب تقييد وصلات إلى روابط الببتيد فقط وفقط في المواقع الصحيحة.و يجب منع تشكل كل انواع الروابط الأخرى وهى ليست،مهمة سهلة. في الخلايا الحية ويتحكم فيها نظام معقد من الانزيمات البالغة التخصص موجودة لضمان عدم حدوث اى روابط غير ملائمه ، وبدون هذا النظام الانزيمى ، فإن هذه الروابط الكيميائه العشوائيه تدمر وفورا البروتينات المنتجة. فكيف تم تخطى تلك العقبه فى ظل ظروف كيميائه

المشكلة الثالثة
وثمة مشكلة أخرى هي التاثيرالحرارى الهادم لروابط الببتيد وكسرها في الماء، والتى لا تتشكل فى الطبيعه بدون المركبات ذات الطاقة العالية مثل ATP والأنزيمات، . حتى ان تكون رابطه ببتيديه واحده فقط من ارتباط حمضيين امينين فقط (dipeptides )يصعب تشكيلها تحت الظروف الطبيعية، فماذا عند بروتين متوسط يتكون من 400 الأحماض الأمينية.؟
يضع الكيميائى الاسترالى جونثان سارفيتى معادله لاختبار فرص ذلك الاحتمال وفق الظروف الكيميائيه والفيزيائيه الطبيعيه فى

الحمض الامينى 1 + الحمض الامينى 2 <------ ثنائي الببتيد + الماء
H2NCHRCOOH +H2NCHR′COOH → H2NCHRCONHCHR′COOH + H2O (1)
التغير في الطاقة الحرة (ΔG 1) حوالي 20-33 كج / مول، اعتمادا على الأحماض الأمينية. ثابت التوازن لأي رد فعل يرمز له (K) هو نسبة توازن تركيز المواد المتفاعلة .وتعطى العلاقه بين هذه الكميات عند أي درجة حرارة كلفن (T) من خلال المعادلة القياسية:
K = exp (–ΔG/RT)
حيث R هو ثابت الغاز العالمي= ثابت عدد أفوجادرو X ثابت بولتزمان k ) = 8.314 J / K.mol
المعادله الاوليه
K1 = [H2NCHRCONHCHR′COOH][H2O]/[H2NCHRCOOH][H2NCHR′COOH]
= 0.007 at 298 K
هذا يعني أنه إذا كان علينا أن نبدأ مع محلول مركز من 1 M (مول / لتر) من كل الأحماض الأمينية فان تركيز ثنائي الببتيد المتوازن الناتج سيكون . فقط 0.007 M
ولانتاج ثلاثى الببتيد فقط باثنين من الروابط ، فإن تركيز ثلاثي الببتيد المتوازن سيكون 0.007^ 2 M أو 5-^5 x10. M
ولانتاج 100رابطه ببتديه مكونه من عدد (101 من الأحماض الأمينية)، فإن التركيز المتوازن سيكون 3.2 × 10 ^ -216 مول

دكتورArthur V. Chadwick, استاذ البيولوجيا والجيولوجيا بجامعة كين بالولايات المتحده فى كتابه الشهيرAbiogenic Origin of Life: A Theory in Crisis يوضح حجم ذلك الاشكال فى تقريب اخر لفرص انتاج جزئ بروتين يحتوي على 100 رابطه ببتيديه بارتباط عدد (101من الأحماض الأمينية) فانه يحتاج لتركيز 10^ -338 المولي.
مغزى هذا الرقم للتقريب الى الاذهان يعنى اننا بحاجة إلى محيط من الحساء البدائى بحجم يساوي 10 ^229 من الأكوان المنظوره (، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000، 000،000 ،100) وذلك لمجرد انتاج جزيء واحد من أي بروتين مع 100 من الروابط الببتيديه .وذلك في محيط يحتوي على محلول 1 المولي من كل الأحماض الأمينية
مع فرص تكون تركيزات منعدمه لتكون البوليمرات من الاحماض الامينيه كهذه تكمن المشكلة لأنصار التطور لكن هناك ما هو أسوأ من ذلك فنحن هنا نتكلم عن فرص تكون البلوميرات بشتى انواعها لكن التخلق الحيوى يتطلب بلوميرات محدده للغايه
وحيث أن تركيز البوليمرات منخفضة جدا، والاتجاه الطبيعى لها هو الانحلال الحرارى في الماء ،فان الازمان الطويله التى افترضها أنصار التطور ببساطة تؤدى إلى تفاقم المشكلة ليس اكثر لأن هناك المزيد من الوقت لتفاقم الاثار المدمرة للمياه
ونتيجة لذلك، فمن الناحية العملية، لا يوجد اتجاه لتشكيل هذه المركبات فى الماء ، ولكنها تميل الى الانهيار والتفكك .فالبروتينات تتفكك إلى الأحماض الأمينية المكونة لها، والحمض النووي والحمض النووي الريبي يميلان إلى التفكك ايضا الى مكوناتها الاوليه (السكر، وحمض الفوسفوريك، والبيورينات والبريميدينات )
avatar
طارق فتحي
المدير العام

عدد المساهمات : 2802
تاريخ التسجيل : 19/12/2010

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://alba7th.3oloum.com

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة


 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى