كولاجين الديناصور يتحدى الزمن.. سر البقاء على قيد الحياة لملايين السنين

تستكشف دراسة من معهد ماساتشوستش للتكنولوجيا، مادة مذهلة، قد تحمل في طياتها سر البقاء على قيد الحياة، يعود تاريخها إلى 200 مليون عام، وهي كولاجين الديناصورات المادة التي تتحدى الزمن.

وصمدت أحافير الديناصورات التي لا تعد ولا تحصى أمام اختبار الزمن، محاصرة في طبقات الرواسب العميقة ليتم اكتشافها بعد ملايين السنين.

ويمكن أن تتراوح البقايا من مجزأة إلى محفوظة جيداً، وتشمل العظام والأنسجة الرخوة وحتى الجزيئات البيولوجية مثل الكولاجين، ورغم أن هذا أمر قد يستغربه كثيرون لكنه حقيقة، بحسب بحث علمي.

والكولاجين، وهو بروتين موجود في العظام والجلد والعضلات، لطالما أثار دهشة العلماء بسبب قدرته على البقاء محفوظاً في أحافير الديناصورات التي يعود عمرها إلى ملايين السنين، مما يثير تساؤلات حول كيفية بقاء هذا البروتين سليماً على الرغم من مرور كل تلك الفترات الطويلة.

هذا العمر الطويل للكولاجين مفاجئ جداً، خاصةً عندما نأخذ في الاعتبار أن الروابط الببتيدية، التي تربط البروتينات معاً، لها عمر نصف قصير نسبياً يبلغ حوالي 500 عام.

وهنا يتساءل العلماء كيف يمكن للكولاجين أن يستمر لملايين السنين؟

وتقدم دراسة حديثة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تفسيراً مثيراً للاهتمام على المستوى الجزيئي، حيث اكتشف الباحثون تفاعلاً فريداً على المستوى الذري يحمي الكولاجين من التأثيرات الضارة لجزيئات الماء، مما يساعد في الحفاظ عليه لفترات طويلة. 

وفي اكتشاف مذهل، تمكن علماء الحفريات في وقت سابق من العثور على كولاجين سليم داخل حفريات الديناصورات، بما في ذلك حفرية لتيرانوصور ريكس عمرها 80 مليون عام، وأحفورة سوروبودومورف يعود تاريخها إلى نحو 200 مليون عام.

وهذا الاكتشاف دفع العلماء إلى اقتراح أن ظروف الجفاف قد تكون أحد العوامل التي أسهمت في الحفاظ على الكولاجين لفترات طويلة في هذه الحفريات القديمة، ما يضيف بعداً جديداً لفهمنا لكيفية بقاء المواد العضوية على مدار ملايين السنين.

طول عمر وروابط

ووجدت الدراسة آليات جزيئية معقدة تسمح للبروتينات بالبقاء على قيد الحياة لملايين السنين
والكولاجين المدروس هو بروتين معقد يتكون من خيوط طويلة تتصل لتشكل حلزوناً ثلاثياً قوياً، وهذا الهيكل ضروري لإعطاء الاستقرار والمرونة للأنسجة الحيوانية، ويكمن مفتاح طول عمر الكولاجين في الطريقة التي تتفاعل بها روابطه الببتيدية مع بعضها البعض، ووجد الباحثون تفاعلاً فريداً على المستوى الذري يدافع عن الكولاجين ضد جزيئات الماء.
ويتضمن هذا التفاعل مشاركة الإلكترونات بين الروابط الببتيدية المجاورة، مما يمنع جزيئات الماء من كسر الروابط وتحفيز التحلل المائي، وهذا تفاعل كيميائي يتفاعل فيه الجزيء مع الماء، مما يؤدي إلى إنشاء مركبات جديدة.

حلزونية فريدة

وتتدهور البروتينات عندما تتعرض الروابط الببتيدية التي تربط الأحماض الأمينية المكونة للهجوم من قبل جزيئات الماء، مما يؤدي إلى انقسام الروابط الببتيدية.
وأوضح رون رينز، أستاذ الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "ينشأ هذا التفاعل الوقائي من الرابطة الببتيدية السابقة في تسلسل الأحماض الأمينية، وفي الأساس، كل رابطة ببتيدية محمية بواسطة جارتها". 

وكانت مجموعة أبحاث راينز تدرس الأساس الكيميائي لاستقرار الكولاجين لأكثر من 25 عاماً، فابتكروا أشكالاً مختلفة من الكولاجين لاختبار نظريتهم. وشملت هذه الأشكال:

الشكل "trans": الذي يشكل عادةً حلزوناً ثلاثياً.

الشكل "cis": حيث تدور زوايا الرابطة الببتيدية.

ولم يتأثر الشكل المتحول للكولاجين الأول بالتحلل المائي الناجم عن الماء، بينما سمح الشكل cis للماء بالدخول وكسر الروابط.

ومن المرجح أن يكون هيكل الحلزون الثلاثي الفريد للكولاجين هو السبب الرئيسي لطول عمره المذهل، وفق العلماء.

وهذا يعني أن المبادئ الأساسية لاستقرار الكولاجين يمكن تطبيقها على تصميم مواد متينة أخرى، كالتفاعل المشابه لحمض اللاكتيك، والذي يستخدم في مجموعة كبيرة ومتنوعة من المنتجات الاستهلاكية مثل أدوات المائدة القابلة للتحلل البيولوجي، وتطبيقات أخرى عديدة.

المصدر: موقع 24