नई वर्णित रासायनिक प्रतिक्रिया जीवन रूपों से पहले डीएनए निर्माण ब्लॉकों को इकट्ठा कर सकती थी और उनके एंजाइम मौजूद थे – साइंसडेली

स्क्रिप्स रिसर्च के केमिस्ट्स ने एक खोज की है जो हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति के बारे में एक आश्चर्यजनक नए दृष्टिकोण का समर्थन करती है।

रसायन विज्ञान पत्रिका में प्रकाशित एक अध्ययन में अप्लाइड रसायन विज्ञान, उन्होंने प्रदर्शित किया कि एक सरल यौगिक जिसे डायमिडोफॉस्फेट (डीएपी) कहा जाता है, जो जीवन से पहले पृथ्वी पर मौजूद था, रासायनिक रूप से प्राइमरी डीएनए के स्ट्रैंड्स में डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड्स नामक छोटे डीएनए बिल्डिंग ब्लॉकों को एक साथ बुना हुआ हो सकता है।

खोज पिछले कई वर्षों में खोजों की एक श्रृंखला में नवीनतम है, इस संभावना की ओर इशारा करते हुए कि डीएनए और इसके करीबी रासायनिक चचेरे भाई आरएनए समान रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्पादों के रूप में एक साथ पैदा हुए, और यह कि पहली आत्म-प्रतिकृति अणु – पहला पृथ्वी पर जीवन के रूप – दोनों के मिश्रण थे।

यह खोज रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में नए व्यावहारिक अनुप्रयोगों को भी जन्म दे सकती है, लेकिन इसका मुख्य महत्व यह है कि यह पृथ्वी पर जीवन का पहला सवाल उठता है। विशेष रूप से, यह अधिक व्यापक अध्ययनों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है कि कैसे स्वयं-प्रतिकृति डीएनए-आरएनए मिश्रणों को विकसित किया जा सकता है और प्राइमर्डियल पृथ्वी पर फैल सकता है और अंततः आधुनिक जीवों के अधिक परिपक्व जीव विज्ञान को वरीयता देता है।

स्क्रिप्स रिसर्च में रसायन विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर, पीएचडी, रामनारायण कृष्णमूर्ति कहते हैं, “यह खोज एक विस्तृत रासायनिक मॉडल के विकास की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है कि पृथ्वी पर पहले जीवन रूपों की उत्पत्ति कैसे हुई।”

इस खोज से मूल रसायन विज्ञान के क्षेत्र को भी परिकल्पना से दूर कर दिया गया है जो हाल के दशकों में इस पर हावी रहा है: “आरएनए वर्ल्ड” की परिकल्पना का कहना है कि पहले प्रतिकृति आरएनए आधारित थी, और डीएनए केवल एक उत्पाद के रूप में बाद में उत्पन्न हुआ। आरएनए जीवन रूपों के।

क्या आरएनए भी चिपचिपा है?

कृष्णमूर्ति और अन्य लोगों ने भाग में आरएनए विश्व परिकल्पना पर संदेह किया है क्योंकि आरएनए अणु केवल पहले स्वयं-प्रतिकृति के रूप में सेवा करने के लिए बहुत “चिपचिपा” हो सकता है।

आरएनए का एक किनारा अन्य व्यक्तिगत आरएनए बिल्डिंग ब्लॉकों को आकर्षित कर सकता है, जो दर्पण-छवि स्ट्रैंड का एक प्रकार बनाने के लिए छड़ी करते हैं – प्रत्येक नए ब्लॉक में प्रत्येक बिल्डिंग ब्लॉक मूल, “टेम्पलेट” स्ट्रैंड पर अपने पूरक बिल्डिंग ब्लॉक के लिए बाध्य होता है। यदि नया स्ट्रैंड टेम्पलेट स्ट्रैंड से अलग हो सकता है, और इसी प्रक्रिया से, अन्य नए स्ट्रैंड्स को टेम्पर्ड करना शुरू कर सकते हैं, तो इसने जीवन को कम करने वाले आत्म-प्रतिकृति के उपलब्धि को हासिल किया है।

लेकिन जबकि आरएनए स्ट्रैड्स टेम्पर्ड सप्लीमेंट्री स्ट्रैंड्स में अच्छे हो सकते हैं, वे इन स्ट्रैंड्स से अलग होने में इतने अच्छे नहीं होते। आधुनिक जीव एंजाइम बनाते हैं जो आरएनए के दोहरे किस्में को मजबूर कर सकते हैं – या डीएनए – अपने अलग-अलग तरीकों से जाने के लिए, इस प्रकार प्रतिकृति को सक्षम करने, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि यह दुनिया में कैसे किया जा सकता है जहां एंजाइम अभी तक मौजूद नहीं थे।

एक काइमरिक वर्कअराउंड

कृष्णमूर्ति और उनके सहयोगियों ने हाल के अध्ययनों में दिखाया है कि “काइमेरिक” आणविक किस्में जो कि भाग डीएनए हैं और भाग आरएनए इस समस्या को हल करने में सक्षम हो सकते हैं, क्योंकि वे कम-चिपचिपे तरीके से पूरक किस्में को खा सकते हैं जो उन्हें अपेक्षाकृत आसानी से अलग करने की अनुमति देता है ।

रसायनज्ञों ने पिछले कुछ वर्षों में व्यापक रूप से उद्धृत पत्रों में दिखाया है कि आरएनए और डीएनए के क्रमशः साधारण राइबोन्यूक्लियोसाइड और डेक्सिन्यूक्लियोसाइड बिल्डिंग ब्लॉक्स, प्रारंभिक पृथ्वी पर बहुत ही समान रासायनिक परिस्थितियों में उत्पन्न हो सकते हैं।

इसके अलावा, 2017 में उन्होंने बताया कि कार्बनिक यौगिक डीएपी राइबोन्यूक्लियोसाइड को संशोधित करने और उन्हें पहले आरएनए स्ट्रैंड में एक साथ जोड़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। नए अध्ययन से पता चलता है कि डीएपी समान परिस्थितियों में डीएनए के लिए भी ऐसा कर सकता था।

“हमने पाया, हमारे आश्चर्य के लिए, कि डीओपी का उपयोग करके डीओक्सीन्यूक्लियोसाइड्स के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए बेहतर काम करता है जब डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड सभी समान नहीं होते हैं, लेकिन इसके बजाय ए और टी, या जी और सी जैसे विभिन्न डीएनए ‘अक्षर’ के मिश्रण होते हैं, जैसे कि वास्तविक डीएनए, “कृष्णमूर्ति लैब में पोस्टडॉक्टरल रिसर्च एसोसिएट, पीएचडी के पहले लेखक एडी जिमनेज़ कहते हैं।

“अब हम बेहतर तरीके से समझते हैं कि कैसे एक प्राइमर्डियल केमिस्ट्री पहले आरएनए और डीएनए बना सकती थी, हम इसे राइबोन्यूक्लियोसाइड और डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड बिल्डिंग ब्लॉक्स के मिश्रण पर इस्तेमाल करना शुरू कर सकते हैं, यह देखने के लिए कि काइमेरिक अणु क्या बनते हैं और क्या वे आत्म-प्रतिकृति और विकसित कर सकते हैं , “कृष्णमूर्ति कहते हैं।

उन्होंने कहा कि काम में व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग भी हो सकते हैं। डीएनए और आरएनए के कृत्रिम संश्लेषण – उदाहरण के लिए “पीसीआर” तकनीक में, जो COVID-19 परीक्षणों को रेखांकित करता है – एक विशाल वैश्विक व्यवसाय के लिए मात्रा, लेकिन उन एंजाइमों पर निर्भर करता है जो अपेक्षाकृत नाजुक होते हैं और इस प्रकार कई सीमाएं होती हैं। कृष्णमूर्ति का कहना है कि डीएनए और आरएनए बनाने के लिए एंजाइम-मुक्त रासायनिक तरीकों का अंत अधिक आकर्षक हो सकता है।

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