מאת פסח בנסון • 30 בספטמבר 2025
ירושלים, 30 בספטמבר 2025 (TPS-IL) — במשך עשורים, מדענים תהו מדוע החיים התיישבו על 20 חומצות אמינו בלבד, כאשר סוגים רבים אחרים היו זמינים בכדור הארץ הקדום. מחקר ישראלי שפורסם ביום שני מרמז שזה לא היה מקרי: היציבות של אסימבליות מולקולריות העניקה ככל הנראה לחומצות אמינו אלפא יתרון אבולוציוני, המספק סיבה ניתנת לבדיקה לשאלה ותיקה במחקר מקורות החיים.
המחקר, בהובלת ד"ר מורן פרנקל-פינטר מהאוניברסיטה העברית בירושלים, מצביע על כך שהתשובה טמונה לא רק בכימיה אלא גם ביציבות של אסימבליות מולקולריות מוקדמות, ומציע תובנה חדשה כיצד החיים בחרו את אבני הבניין שלהם.
פרנקל-פינטר וצוותה, הכולל את גב' שרה פישר ומר ישי עזרזר, חקרו דפספפטידים – מולקולות פשוטות דמויות פפטידים, שנחשבות ככאלו שנוצרו באופן טבעי בכדור הארץ הקדום. בניגוד לפפטידים מודרניים, דפספפטידים מכילים תערובת של קשרים אסטריים ואמידיים, מה שהופך אותם לקלים יותר להיווצרות בתנאים פרה-ביוטיים אך פחות יציבים לאורך זמן. החוקרים רצו לדעת מדוע חומצות אמינו אלפא הועדפו על פני אפשרויות פרה-ביוטיות זמינות אחרות כמו חומצות בטא או גמא אמיניות.
כדי לברר זאת, הצוות סינתז דפספפטידים תוך שימוש במגוון חומצות הידרוקסי ואמינו וצפה כיצד הן מתאספות מעצמן. התוצאות היו מרשימות. דפספפטידים שנבנו מחומצות אמינו אלפא יצרו אסימבליות דמויות טיפות שנשארו יציבות במשך שבועות, גם לאחר הקפאה והפשרה חוזרות ונשנות. לעומת זאת, אסימבליות מבוססות בטא היו הרבה פחות יציבות ולעיתים קרובות נפרדו בתמיסה.
"התאספות עצמית היא אחד התנאים המוקדמים הבסיסיים ביותר של החיים", אמרה ד"ר פרנקל-פינטר. "הממצאים שלנו מרמזים שהיכולת העדיפה של פרוטו-פפטידים מבוססי אלפא ליצור מדורים יציבים עשויה להעניק להם יתרון אבולוציוני מכריע, ולהכין את הקרקע לשלדי החלבון שאנו רואים בביולוגיה כיום."
עבור חוקרי הסטודנטים, התגלית היא אבן דרך מדעית ואישית כאחד. "השאלה מדוע האבולוציה בחרה סט מסוים של חומצות אמינו נותרה תעלומה במשך זמן רב מאוד", אמר ישי עזרזר, סטודנט לתואר שני המוביל את הפרויקט. "לעשות אפילו צעד אחד לקראת מענה על שאלה ארוכת שנים זו זה יוצא דופן, וזו זכות לתרום למאמץ זה."
שרה פישר הדגישה את המשמעות הרחבה יותר של הממצאים. "אנו מדגימים כאן, לראשונה, את היכולת של דפספפטידים להתאסף מעצמם, בדומה לפפטידים מודרניים. בעוד שממצאים אלו הם פריצת דרך באבולוציה כימית, הם עשויים גם להשפיע על תחומים כמו תרופות, שבהם עיצוב מבני פפטידים יציבים הוא המפתח", אמרה.
על ידי השוואה ישירה בין שלדי פרוטו-פפטידים אלפא ובטא, המחקר מציע מודל מבוסס אסימבליה למקורות החיים. הוא מרמז שהבחירה בחומצות אמינו אלפא לא הייתה רק עניין של זמינות כימית, אלא של יתרון פונקציונלי: מולקולות שיכלו ליצור מבנים דמויי-מדורים ארוכי-טווח היו בעלות סיכוי גבוה יותר לשרוד ולהתפתח.
מעבר לשאלת מקורות החיים, הבנת עקרונות מולקולריים אלו יכולה להנחות ביולוגיה סינתטית מודרנית, עיצוב תרופות וננוטכנולוגיה.
המחקר פורסם בכתב העת המדעי הנבדק עמיתים Proceedings of the National Academy of Sciences.
