விஞ்ஞானிகள் நம்பத்தகுந்த புவியியல் அமைப்பைக் கண்டறிந்துள்ளனர், இது பூமியில் உயிர்களைத் தூண்டியிருக்கலாம்

ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்பத்தகுந்த பரிணாம அமைப்பைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர், இதில் நியூக்ளிக் அமிலங்கள்-உயிர்களின் அடிப்படை மரபணு கட்டுமானத் தொகுதிகள்-அவற்றின் சொந்த நகலெடுப்பை செயல்படுத்தலாம், இது பூமியில் உயிர்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

ஆய்வு, மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்ட முன் அச்சாக இன்று வெளியிடப்பட்டது eLifeஒரு குறுகிய கால்வாயில் வாயு ஓட்டத்தின் எளிய புவி இயற்பியல் அமைப்பானது நியூக்ளிக் அமிலங்களின் பிரதிபலிப்பதற்கு வழிவகுக்கும் ஒரு இயற்பியல் சூழலை எவ்வாறு உருவாக்க முடியும் என்பதைக் காண்பிப்பதற்கான உறுதியான ஆதாரங்களுடன் முக்கியமான வேலை என்று ஆசிரியர்களால் விவரிக்கப்பட்டது. உயிரின் தோற்றம் மற்றும் இன்னும் பரந்த அளவில், நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் கண்டறியும் பயன்பாடுகளில் பணிபுரியும் விஞ்ஞானிகளுக்கு இந்த வேலை ஆர்வமாக இருக்கும்.

பூமியில் உயிர்கள் தோன்றுவது இன்னும் தீர்க்கப்படாத புதிராகவே உள்ளது, ஆனால் ஒரு பொதுவான கோட்பாடு என்னவென்றால், மரபணுப் பொருட்களின் பிரதிபலிப்பு-நியூக்ளிக் அமிலங்கள் டிஎன்ஏ மற்றும் ஆர்என்ஏ-ஒரு மைய மற்றும் முக்கியமான செயல்முறையாகும். ஆர்என்ஏ மூலக்கூறுகள் மரபணு தகவல்களைச் சேமித்து, இரட்டை இழைகள் கொண்ட ஹெலிகளை உருவாக்குவதன் மூலம் அவற்றின் சொந்த நகலெடுப்பை ஊக்குவிக்கும். இந்த திறன்களின் கலவையானது அவற்றை மாற்றவும், பரிணாமமாகவும், பல்வேறு சூழல்களுக்கு ஏற்றவாறு மாற்றியமைக்கவும் மற்றும் இறுதியில் வாழ்க்கையின் புரத கட்டுமான தொகுதிகளை குறியாக்கம் செய்யவும் அனுமதிக்கிறது.

இது நடக்க, ஆர்என்ஏவின் இழைகள் இரட்டை இழை வடிவில் பிரதியெடுப்பது மட்டுமல்லாமல், பிரதி சுழற்சியை முடிக்க மீண்டும் பிரிக்க வேண்டும். இருப்பினும், நகலெடுப்பதற்குத் தேவையான அதிக உப்பு மற்றும் நியூக்ளிக் அமில செறிவுகளில் இழையைப் பிரிப்பது கடினமான பணியாகும்.

“உயிரின் தோற்றத்தில் டிஎன்ஏ இழைகளைப் பிரிக்கும் திறனுக்காக பல்வேறு வழிமுறைகள் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, ஆனால் அவை அனைத்திற்கும் வெப்பநிலை மாற்றங்கள் தேவை, அவை நியூக்ளிக் அமிலங்களின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கும்” என்கிறார் முன்னணி எழுத்தாளர் பிலிப் ஷ்வின்டெக், Ph.D. ஜெர்மனியின் மியூனிச், லுட்விக்-மாக்சிமிலியன்ஸ்-யுனிவர்சிட்டட் மன்செனில் சிஸ்டம்ஸ் பயோபிசிக்ஸ் மாணவர்.

“பாறை துளை வழியாக நீர் இயக்கம் பாறை வழியாக ஊடுருவி மேற்பரப்பை அடைவதற்கு ஒரு வாயு உலர்த்தப்படும் ஒரு எளிய மற்றும் எங்கும் நிறைந்த புவியியல் சூழ்நிலையை நாங்கள் ஆய்வு செய்தோம். பூமியின் தொடக்கத்தில் உள்ள எரிமலை தீவுகளில் இத்தகைய அமைப்பு மிகவும் பொதுவானதாக இருக்கும், இது தேவையான உலர் நிலைமைகளை வழங்குகிறது. ஆர்என்ஏ தொகுப்பு.”

குழுவானது பாறைத் துளையின் ஆய்வக மாதிரியை உருவாக்கியது, இது செங்குத்தாக வாயுப் பாய்ச்சலுடன் ஒரு குறுக்குவெட்டில் ஆவியாகும் மேல்நோக்கி நீர் பாய்ச்சலைக் கொண்டுள்ளது, இது மேற்பரப்பில் கரைந்த வாயு மூலக்கூறுகளின் திரட்சிக்கு வழிவகுக்கிறது. அதே நேரத்தில், வாயு ஃப்ளக்ஸ் தண்ணீரில் வட்ட நீரோட்டங்களைத் தூண்டுகிறது, மூலக்கூறுகளை மீண்டும் மொத்தமாக கட்டாயப்படுத்துகிறது. இந்த மாதிரி சுற்றுச்சூழலில் உள்ள நியூக்ளிக் அமிலங்களை எவ்வாறு பாதிக்கும் என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, அவர்கள் நீர் ஓட்டத்தின் இயக்கவியலைக் கண்காணிக்க மணிகளைப் பயன்படுத்தினர், பின்னர் ஒளிரும் வகையில் பெயரிடப்பட்ட குறுகிய டிஎன்ஏ துண்டுகளின் இயக்கத்தைக் கண்காணித்தனர்.

“தொடர்ச்சியான ஆவியாதல் இடைமுகத்தில் டிஎன்ஏ இழைகள் குவிவதற்கு வழிவகுக்கும் என்பது எங்கள் எதிர்பார்ப்பு” என்கிறார் ஷ்வின்டெக். “உண்மையில், இடைமுகத்தில் நீர் தொடர்ந்து ஆவியாகி வருவதை நாங்கள் கண்டறிந்தோம், ஆனால் அக்வஸ் முகத்தில் உள்ள நியூக்ளிக் அமிலங்கள் வாயு/நீர் இடைமுகத்திற்கு அருகில் குவிந்துள்ளன.” பரிசோதனையைத் தொடங்கிய ஐந்து நிமிடங்களுக்குள், மூன்று மடங்கு டிஎன்ஏ இழைகள் குவிந்தன, ஒரு மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, இடைமுகத்தில் 30 மடங்கு அதிகமான டிஎன்ஏ இழைகள் குவிந்தன.

வாயு/நீர் இடைமுகம், நியூக்ளிக் அமிலங்களின் போதுமான செறிவை நகலெடுப்பதற்கு அனுமதிக்கிறது என்று கூறினாலும், இரட்டை DNA இழைகளைப் பிரிப்பதும் அவசியம். வழக்கமாக வெப்பநிலையில் மாற்றம் தேவைப்படுகிறது, ஆனால் வெப்பநிலை நிலையானதாக இருக்கும்போது, ​​உப்பு செறிவில் மாற்றங்கள் அவசியம்.

“வாயுப் பாய்ச்சலால் வழங்கப்பட்ட இடைமுகத்தில் உள்ள வட்ட திரவ ஓட்டம், செயலற்ற பரவலுடன், வெவ்வேறு உப்பு செறிவுகளைக் கொண்ட பகுதிகள் வழியாக நியூக்ளிக் அமிலங்களை கட்டாயப்படுத்துவதன் மூலம் இழையைப் பிரிக்கும் என்று நாங்கள் கருதுகிறோம்” என்று லுட்விக் சிஸ்டம்ஸ் பயோபிசிக்ஸ் பேராசிரியர் மூத்த எழுத்தாளர் டைட்டர் பிரவுன் விளக்குகிறார். -மாக்சிமிலியன்ஸ்-யுனிவர்சிட்டட் முன்சென்.

இதைச் சோதிக்க, டிஎன்ஏ இழையைப் பிரிப்பதை அளவிட FRET ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி என்ற முறையைப் பயன்படுத்தினர் – உயர் FRET சமிக்ஞை டிஎன்ஏ இழைகள் இன்னும் பிணைக்கப்பட்டிருப்பதைக் காட்டுகிறது, அதேசமயம் குறைந்த FRET இழைகள் பிரிக்கப்பட்டதைக் குறிக்கிறது. எதிர்பார்த்தபடி, FRET சமிக்ஞையானது வாயு-நீர் இடைமுகத்திற்கு அருகில் ஆரம்பத்தில் அதிகரித்தது, இது இரட்டை இழை DNA உருவாவதைக் குறிக்கிறது. ஆனால் சோதனையின் போது, ​​மேல்நோக்கி நீர் ஓட்டம் இருந்த இடத்தில், FRET சிக்னல் குறைவாக இருந்தது-இது ஒற்றை இழை டிஎன்ஏவைக் குறிக்கிறது.

மேலும், குழு இந்தத் தரவை அவற்றின் நீர் ஓட்டம் மற்றும் உப்பு செறிவுகளின் உருவகப்படுத்துதலுடன் மேலெழுதும்போது, ​​வாயு-நீர் இடைமுகத்தில் உள்ள சுழல் உப்பு செறிவுகளில் மூன்று மடங்கு அதிகரிப்பு வரை மாற்றங்களை ஏற்படுத்தியது, இது இழையைப் பிரிக்கும் திறன் கொண்டது.

வாயு-நீர் இடைமுகத்தின் அருகே நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் உப்புகள் குவிந்திருந்தாலும், தண்ணீரில் பெரும்பகுதியில் உப்பு மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களின் செறிவு மறைந்துவிடும் அளவிற்கு குறைவாகவே இருந்தது. இந்த சூழலில் நியூக்ளிக் அமில பிரதிபலிப்பு உண்மையில் நடக்குமா என்று குழுவைத் தூண்டியது, ஃப்ளோரசன்ட் சாயத்துடன் பெயரிடப்பட்ட நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் பாறைத் துளையின் ஆய்வக மாதிரியில் இரட்டை இழைகள் கொண்ட டிஎன்ஏவை ஒருங்கிணைக்கக்கூடிய என்சைம் ஆகியவற்றைச் சேர்ப்பதன் மூலம். சாதாரண ஆய்வக டிஎன்ஏ தொகுப்பு எதிர்வினைகள் போலல்லாமல், வெப்பநிலை ஒரு நிலையான வெப்பநிலையில் பராமரிக்கப்பட்டு, எதிர்வினையானது ஒருங்கிணைந்த நீர் மற்றும் வாயு வருகைக்கு பதிலாக வெளிப்படுத்தப்பட்டது.

இரண்டு மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, ஃப்ளோரசன்ட் சிக்னல் அதிகரித்தது, இது இரட்டை-இழைக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரித்திருப்பதைக் குறிக்கிறது. ஆயினும்கூட, வாயு மற்றும் நீர் வரத்து நிறுத்தப்பட்டபோது, ​​ஒளிரும் சமிக்ஞைகளில் அதிகரிப்பு காணப்படவில்லை, எனவே இரட்டை இழைகள் கொண்ட டிஎன்ஏ அதிகரிப்பு காணப்படவில்லை.

“இந்த வேலையில், ஆரம்பகால வாழ்க்கையின் பிரதிபலிப்பைத் தூண்டக்கூடிய நம்பத்தகுந்த மற்றும் ஏராளமான புவியியல் சூழலை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம்” என்று பிரவுன் முடிக்கிறார். “வெப்பநிலையில் எந்த மாற்றமும் இல்லாமல், தண்ணீரால் நிரப்பப்பட்ட திறந்த பாறைத் துளையின் மீது வாயு பாயும் அமைப்பை நாங்கள் கருத்தில் கொண்டோம், மேலும் ஒருங்கிணைந்த வாயு மற்றும் நீர் ஓட்டம் டிஎன்ஏ நகலெடுப்பை ஆதரிக்கும் உப்பு ஏற்ற இறக்கங்களைத் தூண்டும் என்பதைக் கண்டறிந்தோம்.

“இது மிகவும் எளிமையான வடிவவியலாக இருப்பதால், ஆரம்பகால கிரகங்களில் நகலெடுக்கக்கூடிய சாத்தியமான சூழல்களின் தொகுப்பை எங்கள் கண்டுபிடிப்புகள் பெரிதும் விரிவுபடுத்துகின்றன.”