பெரிய கேள்விக்கான சிறிய எழுத்துமாலை

அறிவியலில் கடினமான பிரச்சினைகளில் ஒன்று பழமையானவற்றில் ஒன்றும்கூட: ஆரம்ப பூமியில் உயிரற்ற இரசாயனம் எவ்வாறு உயிரியல் உருவாக்கியது? Universe Today சிறப்பித்துள்ள ஒரு புதிய விமர்சனக் கட்டுரை இந்தக் கேள்வியை ஆச்சரியப்படத்தக்க வகையில் நடைமுறைசார்ந்த வழியில் அணுகுகிறது. நவீன புரதங்களின் அனைத்து சிக்கல்களையும் மீண்டும் அமைக்க முயல்வதற்குப் பதிலாக, மேலும் எளிய பதிப்புகள் முன்உயிரியல் சூழ்நிலைகளில் மடிந்து, செயல்பட்டு, நிலைத்திருக்க முடியுமா என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சோதித்து வருகின்றனர்.

The borderlands of foldability: lessons from simplified proteins எனப் பெயரிடப்பட்டும் Trends in Chemistry இதழில் வெளியிடப்பட்டும் உள்ள இந்தக் கட்டுரை, எளிமைப்படுத்தப்பட்ட புரதங்கள் எனப்படுவனவற்றை மையமாகக் கொண்டது. அடிப்படை கருத்து நேர்மையானது. நவீன புரதங்கள் 20 வேறுபட்ட அமினோ அமிலங்களால் உருவாக்கப்பட்டவை, ஆனால் ஆரம்ப பூமியில் அந்த முழு கருவித்தொகுப்பு கிடைத்திருக்க வாய்ப்பில்லை. முதல் பெப்டைட்களுக்கும் புரதங்களுக்கும் குறைந்த தொகுப்பே கிடைத்திருந்தால், உயிரின் தோற்றம் இன்றைய உயிரினங்கள் தேவைப்படுவதைவிட மிகக் குறைவான உயிர்வேதியியல் தகவலையே சார்ந்திருக்கலாம்.

நவீன உயிரியல் ஏன் வழுவாக வழிநடத்தலாம்

இன்றைய உயிருள்ள அமைப்புகளில் உள்ள புரதங்கள், அவற்றின் வடிவமே செயல்பாட்டின் மையமாக இருக்கும் அளவுக்கு மிகச் சிக்கலான மூலக்கூறுகள். அவை மூன்று-பரிமாண கட்டமைப்புகளாக மடங்கி, ஊக்கச்செயல்பாடு முதல் கட்டமைப்பு ஆதரவு வரை அனைத்தையும் சாத்தியமாக்குகின்றன. அந்தச் சிக்கலிலிருந்து பின்னோக்கி நோக்குவது, முதல் படிகள் எவ்வளவு கடினமாக இருந்திருக்க வேண்டும் என்ற தவறான படிமத்தை உருவாக்கலாம்.

விமர்சனம், மிகவும் ஆரம்பகால பெப்டைட்கள் பெரும்பாலும் குறுகியதும் எளிமையானதுமானவையாக இருந்திருப்பதாகவும், சுற்றுச்சூழலில் இயற்கையாக இருந்த அல்லது மிக ஆதிமையான மாற்றுச்செயல்பாட்டால் உருவான அமினோ அமிலங்களால் செய்யப்பட்டிருந்திருப்பதாகவும் வாதிடுகிறது. பழங்கால புரதங்களின் ஃபாஸிலை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நேரடியாக மீட்டெடுத்து உறுதிப்படுத்த முடியாது; ஆனால் இந்தக் கட்டுரை அதை பரிசோதனைப் பணிக்கான நியாயமான தொடக்கப் புள்ளியாகக் கருதுகிறது.

அதில்தான் “எழுத்துமாலை குறைப்பு” வருகிறது. விஞ்ஞானிகள் 20-க்கு பதிலாக சுமார் 7 முதல் 14 அமினோ அமிலங்களைக் கொண்ட கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எழுத்துமாலைகளைப் பயன்படுத்தி புரதங்களை மறுஉருவாக்குகிறார்கள். நோக்கம் நவீன உயிரியல் ஒரு粗approx இல்லாத பிரதியை உருவாக்குவது அல்ல. எளிமையான இரசாயனச் சொற்களஞ்சியம் ஒழுங்கான, செயல்பாட்டுள்ள கட்டமைப்புகளை இன்னும் உருவாக்க முடியுமா என்பதைச் சோதிப்பதே நோக்கம்.

குறைவான கூறுகளுடன் மடிதல்

விமர்சனத்தில் விவரிக்கப்பட்ட முடிவுகள் குறிப்பிடத்தக்கவை. சிக்கலான கட்டுமானக் கூறுகளின் முழு வகைகளையும் நீக்கியும் நிலையான 3D கட்டமைப்புகளாக மடியும் புரதங்களை விஞ்ஞானிகள் உருவாக்கியுள்ளனர். வேறு வார்த்தைகளில் சொன்னால், புரத உருவாக்கத்திற்குத் தேவையான கட்டமைப்பு தர்க்கத்தின் பெரும்பகுதி, நவீன அமினோ அமிலங்களின் முழுத் தொகுப்பைச் சார்ந்ததாகத் தோன்றவில்லை.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு முக்கியமானது, ஏனெனில் அது வாழ்க்கை உருவான தடையை குறைக்கிறது. சுமார் பத்து அமினோ அமிலங்களைக் கொண்ட ஒரு “முன்உயிரியல்” எழுத்துமாலை கட்டமைப்புடைய புரதங்களை உருவாக்கத் துவங்குவதற்குப் போதுமானதாக இருந்தால், ஆரம்ப பூமி நவீன புரதப் பிரச்சினையை ஒரே முறையில் தீர்க்க வேண்டிய அவசியம் இல்லை. பயனுள்ள வடிவங்களாக தங்களை ஒழுங்குபடுத்தக்கூடிய மூலக்கூறுகளை உருவாக்க போதுமான இரசாயனமே அதற்கு தேவைப்பட்டிருக்கும்.

விமர்சனம் இதை, உயிரியல் கட்டமைப்புகளுக்குத் தேவையான அடிப்படை வடிவமைப்புகள் ஆச்சரியப்படத்தக்க வகையில் குறைந்த தகவலிலிருந்து உருவாகலாம் என்பதற்கான ஆதாரமாக முன்வைக்கிறது. இது இரசாயனத்திலிருந்து உயிருக்கு ஏற்பட்ட முழு மாற்றத்தை விளக்காது; ஆனால் அந்த இடைவெளியின் மிகவும் பயமுறுத்தும் பரிமாணங்களில் ஒன்றைச் சுருக்குகிறது.

பழைய கருதுகோளுக்கு பரிசோதனை ஆதரவு

மூல உரை, 1966-ஆம் ஆண்டு Richard Eck மற்றும் Margaret Dayhoff முன்மொழிந்த ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட கருத்தைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது; அதில் பழமையான சமச்சீர் புரதங்கள் குறுகிய, எளிய பெப்டைட்களின் நகலெடுப்பு மற்றும் இணைப்பின் மூலம் உருவாகியிருக்கலாம் என்று அவர்கள் கூறினர். நவீன பணிகள் இப்போது நடைமுறையில் அந்தக் கருத்தை ஆதரிப்பதாகத் தெரிகிறது.

எளிய பெப்டைட்கள் “ஹோமோ-ஒலிகோமரைஸ்” ஆகி, செயல்பாடுள்ள சமச்சீர் புரதங்களாக ஒன்றாக இணைந்துவிடுவதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கவனித்துள்ளனர். இந்தப் படம் முக்கியமானது, ஏனெனில் சமச்சீர் ஒரு நம்பத்தகுந்த குறுக்குவழியை வழங்குகிறது. ஆரம்ப அமைப்புகளுக்கு தொடக்கத்திலிருந்தே நீண்ட, மிகத் துல்லியமாக குறியிடப்பட்ட தொடர்களின் அவசியம் இல்லாமலிருந்திருக்கலாம். சிறிய தொகுதிகளின் மீளுருவாக்கம் உண்மையான திறனுள்ள கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கு போதுமானதாக இருந்திருக்கலாம்.

இந்தக் கண்ணோட்டம் வாழ்க்கை தோற்றம் ஆராய்ச்சிக்கு ஒரு படிப்படியான மாதிரியை வழங்குகிறது. சீரற்ற இரசாயனத்திலிருந்து மிக நுட்பமான புரதங்களுக்கு திடீரென தாவும் கற்பனைக்கு பதிலாக, காலப்போக்கில் குறுகிய பெப்டைட்களின் சிறிய கூட்டமைப்புகள் எவ்வாறு செயல்பாட்டைச் சேர்த்துக்கொள்ள முடிந்தது என்பதை விஞ்ஞானிகள் ஆராயலாம்.

சுற்றுப்புறம் இயந்திரத்தின் ஒரு பகுதியாக இருந்திருக்கலாம்

விமர்சனம், ஆரம்பகால புரதங்கள் தனிமையாக உருவாகவில்லை என்பதையும் வலியுறுத்துகிறது. சுற்றுப்புற சூழல் அவற்றை உயிர்வாழவும் மடங்கவும் செயலில் உதவியிருக்கலாம். இது பார்வையில் ஒரு முக்கிய மாற்றம். நவீன உயிரியல் முறையில், செல்கள் உள்ளார்ந்த நிலைகளைக் கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. ஆனால் ஆரம்ப பூமியில் தாதுக்கள், உப்புகள், மேற்பரப்புகள், மற்றும் உள்ளூர் இரசாயன சூழல்கள் கட்டமைப்பு அல்லது நிலைப்படுத்தியாக செயல்பட்டிருக்கலாம்.

அது சரியானால், முதல் பயனுள்ள புரதங்கள் அவற்றின் அமினோ அமில எழுத்துமாலை சிறியதாலேயே எளிமையானவை அல்ல; சூழலும் பணியின் ஒரு பகுதியை செய்ததால் கூட அப்படியாக இருந்திருக்கலாம். நவீன ஆய்வகச் சூழலில் எல்லைக்குட்பட்டதாகத் தோன்றும் ஒரு பெப்டைட், துணைபுரியும் முன்உயிரியல் சூழலில் மிகவும் வேறுபட்ட வகையில் நடந்துகொண்டிருக்கலாம்.

இந்த சுற்றுப்புறக் கோணம் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட புரத ஆய்வுகளின் முக்கியத்துவத்தை விரிவாக்குகிறது. இது தேவையான தொடர் தகவல் எது என்பதற்கே மட்டும் அல்ல. மூலக்கூறுகளும் சூழலும் ஒரே அமைப்பாக எடுத்துக்கொள்ளப்பட்டால் எப்படிப் புதிய இரசாயனம் சாத்தியமாகிறது என்பதற்கும் இது தொடர்புடையது.

பூமிக்குப் புறமும் அதன் முக்கியத்துவம்

இத்தகைய ஆராய்ச்சிக்கு தெளிவான விண்வாழியல் மதிப்பு உண்டு. முன்னர் கருதப்பட்டதைவிட குறைவான உயிர்வேதியியல் கருவித்தொகுப்புடன் வாழ்க்கை தொடங்க முடிந்தால், ஆய்வு செய்யத் தகுந்த உலகங்களின் வரம்பு விரிவடையலாம். உயிர்ச் சின்னங்கள் அல்லது வாழத்தகுந்த சூழல்கள் தேடும் விஞ்ஞானிகள், நவீன நிலப்பரப்பு உயிரியல் அனைத்துக் கூறுகளையும் மறுபடியும் உருவாக்கும் இடங்களையே மட்டும் தேட வேண்டியதில்லை.

அதற்குப் பதிலாக, எளிய பெப்டைட்கள் உருவாக, ஒன்றிணைய, மற்றும் நிலைத்திருக்க மற்ற உலகங்கள் ஏற்ற சூழல்களை வழங்குகிறதா என்று அவர்கள் கேட்கலாம். வாழ்க்கைக்கு செல்லும் பாதை, இன்றைய செல்களில் காணப்படும் முழு நுட்பத்தைக் கட்டாயம் வேண்டுமென்றில்லை. அது குறைந்த இரசாயனமே ஒழுங்கை உருவாக்கப் போதுமான எல்லைப் பகுதிகளில் தொடங்கியிருக்கலாம்.

அதனால்தான் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட புரதங்கள் மிகவும் பயனுள்ள கருத்தாக உள்ளன. அவை அறிவியலின் மிகப் பெரிய கேள்விகளில் ஒன்றை இப்போது செய்யக்கூடிய பரிசோதனைகளாகக் குறைக்கின்றன. உயிரியல் ஒரு சிறிய எழுத்துமாலைக்குத் தாழ்த்தப்பட்டபோது, இரசாயனத்துக்கும் உயிருக்கும் இடையிலான தூரம் தற்போதைய பார்வையில் தோன்றுவதைவிட குறைவாக இருந்திருக்கலாம் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்து வருகின்றனர்.

  • சுமார் 7 முதல் 14 கட்டுமானக் கூறுகள் கொண்ட குறைக்கப்பட்ட அமினோ அமிலத் தொகுப்புகளில் உருவாக்கப்பட்ட புரதங்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சோதித்து வருகின்றனர்.
  • சுமார் பத்து அமினோ அமிலங்களே ஆரம்பகால புரதக் கட்டமைப்புகளை ஆதரிக்கப் போதுமானதாக இருந்திருக்கலாம் என்று விமர்சனம் வாதிடுகிறது.
  • எளிய பெப்டைட்கள் செயல்பாட்டுள்ள சமச்சீர் கட்டமைப்புகளாக தாமாக ஒன்றிணைய முடியும் என்பதைப் பரிசோதனைகள் காட்டுகின்றன.
  • இந்த வேலை வாழ்க்கையின் தோற்ற ஆய்வுக்கும் விண்வாழியலுக்கும் விளைவுகளை உடையது.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-இன் செய்திப்பதிவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.