رفتن به محتوای اصلی
زیست‌شناسی فضاییمجموعه شواهد۱۴ تیر ۱۴۰۵، ۱۵:۲۲· 5 دقیقه مطالعه· در علم

تأیید هر پنج باز نوکلئوتیدی DNA در نمونه‌های سیارکی، نظریه «حیات از فضا» را تقویت می‌کند

دانشمندان به طور قطعی هر پنج باز نوکلئوتیدی ضروری برای DNA و RNA را در نمونه‌های دست‌نخورده سیارکی شناسایی کرده‌اند. این کشف معمای چندین دهه‌ای مربوط به اجزای سازنده گمشده حیات را حل می‌کند و قوی‌ترین شواهد را ارائه می‌دهد که پیش‌سازهای شیمیایی حیات روی زمین توسط برخوردهای شهاب‌سنگ‌ها به سیاره ما آورده شده‌اند.

به قلم کوروش پاکزاد

زیست‌شناسان فضایی 45%شیمیدانان پیش‌زیستی 35%روش‌شناسان تحلیلی 20%
زیست‌شناسان فضایی
استدلال می‌کنند که کیهان یک کارخانه شیمیایی عظیم است که زمین اولیه را با اجزای سازنده ژنتیکی آماده بارور کرده است.
شیمیدانان پیش‌زیستی
تأکید می‌کنند که رساندن مواد اولیه در مقادیر ناچیز با مونتاژ حیات یکسان نیست و نیازمند تمرکز در محیط‌های زمینی است.
روش‌شناسان تحلیلی
بر این موضوع تمرکز دارند که چگونه پیشرفت در تکنیک‌های استخراج سرد، یک نقطه کور در تحقیقات چندین دهه‌ای شهاب‌سنگ‌ها را آشکار می‌کند.

اجزای سازنده حیات دیگر منحصر به زمین نیستند. در یک تحلیل مهم از مواد دست‌نخورده سیارکی، محققان وجود هر پنج باز نوکلئوتیدی—«حروف» شیمیایی تشکیل‌دهنده کد ژنتیکی DNA و RNA—را تأیید کردند. این کشف یک شکاف آشکار در زیست‌شناسی فضایی را پر می‌کند و مجموعه شواهد جامعی را در مورد چگونگی رسیدن مواد اولیه حیات به سیاره ما ارائه می‌دهد.

برای چندین دهه، دانشمندانی که شهاب‌سنگ‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کردند، تنها سه مورد از پنج باز نوکلئوتیدی ضروری را پیدا کرده بودند: آدنین، گوانین و اوراسیل. دو مورد گمشده—سیتوزین و تیمین—به طور سرسختانه‌ای در نمونه‌های فرازمینی غایب بودند. این غیبت باعث شد برخی محققان نظریه‌پردازی کنند که این مولکول‌های خاص تنها می‌توانستند در سوپ اولیه زمین سنتز شوند، و این امر ایده رساندن یک کیت آغازین کامل برای زیست‌شناسی توسط سنگ‌های فضایی را زیر سؤال می‌برد.

مطالعه جدیدی که این هفته منتشر شد، این فرضیه را رد می‌کند. نویسنده اصلی مقاله نیچر توضیح می‌دهد: «ما اکنون مجموعه کامل را در اختیار داریم.» «الفبای ژنتیکی که رمز حیات در زمین است، به طور کامل و مستقل از زیست‌شناسی زمینی، در این سنگ‌های فرازمینی وجود دارد.» این یافته‌ها تأیید می‌کنند که کیهان یک کارخانه شیمیایی عظیم است که قادر به سنتز مولکول‌های آلی پیچیده است.

مجموعه کامل بازهای نوکلئوتیدی DNA و RNA اکنون در نمونه‌های فرازمینی تأیید شده است.

این پیشرفت نه از طریق یافتن شهاب‌سنگ‌های جدید، بلکه با ابداع روشی ملایم‌تر برای بررسی آن‌ها حاصل شد. روش‌های استخراج قبلی متکی بر استفاده از اسید فرمیک داغ برای حل کردن سنگ و جداسازی ترکیبات آلی بودند. در حالی که اسید داغ با موفقیت پورین‌های قوی و دوحلقه‌ای مانند آدنین و گوانین را استخراج می‌کرد، به طور ناخواسته پیریمیدین‌های شکننده‌تر و تک‌حلقه‌ای—سیتوزین و تیمین—را از بین می‌برد.[2]

در واقع، همان فرآیندی که برای یافتن بازهای نوکلئوتیدی طراحی شده بود، آن‌ها را محو می‌کرد. برای حل این مشکل، تیم بین‌المللی یک تکنیک «استخراج سرد» را با استفاده از آب خنک و حمام‌های فراصوت توسعه داد. این رویکرد ملایم‌تر، ساختارهای مولکولی ظریف را حفظ کرد و سرانجام پیریمیدین‌های گمشده را که در غلظت‌های در حد بخش در میلیارد در سنگ پنهان شده بودند، آشکار ساخت.[2]

روش‌های استخراج قبلی، پیریمیدین‌های شکننده را قبل از شناسایی، ناخواسته از بین می‌بردند.
در واقع، همان فرآیندی که برای یافتن بازهای نوکلئوتیدی طراحی شده بود، آن‌ها را محو می‌کرد.

نمونه‌های مورد تجزیه و تحلیل به طور استثنایی دست‌نخورده بودند، که مستقیماً از سیارک‌های نزدیک به زمین ریوگو (Ryugu) و بنو (Bennu) از طریق مأموریت‌های بازگشت هایابوسا ۲ (Hayabusa2) و اوسیریس-رکس (OSIRIS-REx) و همچنین قطعات به دقت حفظ شده شهاب‌سنگ مورچیسون (Murchison) به دست آمده بودند. از آنجایی که نمونه‌های ریوگو و بنو در خلأ فضا جمع‌آوری و در کپسول‌های تخصصی مهر و موم شدند، تهدید دائمی آلودگی زمینی که تحقیقات سنتی شهاب‌سنگ‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد، از بین می‌رود.[1]

وجود این مولکول‌ها در سنگ‌های فضایی به شدت نظریه شبه-پان‌اسپرمیا (pseudo-panspermia) را تقویت می‌کند، که نشان می‌دهد پیش‌سازهای شیمیایی حیات حدود ۴ میلیارد سال پیش توسط بمباران شدید سیارک‌ها و دنباله‌دارها به زمین منتقل شده‌اند. در طول بمباران سنگین متأخر (Late Heavy Bombardment)، میلیون‌ها تن کندریت کربنی بر زمین جوان بارید.[1]

این داده‌های جدید به دانشمندان اجازه می‌دهد تا محاسبه کنند که این بارش کیهانی می‌توانسته میلیون‌ها تن باز نوکلئوتیدی آماده را به سطح سیاره برساند. مسیرهای شیمیایی که این بازهای نوکلئوتیدی را در فضا ایجاد می‌کنند نیز در حال روشن‌تر شدن هستند. شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی ابرهای یخ میان‌ستاره‌ای، که تحت بمباران پرتو فرابنفش قرار می‌گیرند، نشان داده‌اند که مولکول‌های ساده‌ای مانند آمونیاک و مونوکسید کربن می‌توانند به طور خودبه‌خودی بازهای نوکلئوتیدی پیچیده را تشکیل دهند.

برخوردهای سیارکی در حدود ۴ میلیارد سال پیش ممکن است زمین جوان را با پیش‌سازهای شیمیایی حیات بارور کرده باشند.

با این حال، این مجموعه شواهد با ابهامات آشکاری همراه است. یک پرسش حیاتی باقی می‌ماند: آیا این مولکول‌های رسیده از فضا واقعاً آغازگر حیات بودند، یا در مقایسه با آنچه زمین به تنهایی سنتز می‌کرد، صرفاً قطره‌ای در اقیانوس محسوب می‌شدند؟ غلظت‌های یافت شده در شهاب‌سنگ‌ها به طرز باورنکردنی کوچک هستند، که منجر به بحث‌های شدید در میان شیمیدانان شده است.

برخی از شیمیدانان پیش‌زیستی استدلال می‌کنند که اگرچه انتقال فرازمینی جذاب است، اما غلظت‌های در حد بخش در میلیارد برای اینکه بتوانند منشأ حیات را پیش ببرند، بدون وجود یک مکانیسم تمرکز موضعی روی زمین، بسیار پایین هستند. آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که حوضچه‌های جزر و مدی در حال تبخیر، قفسه‌های یخی در حال انجماد، یا منافذ گرمابی اعماق دریا همچنان برای جمع‌آوری این محموله‌های کیهانی و وادار کردن آن‌ها به اتصال به اولین زنجیره‌های RNA مورد نیاز بوده‌اند.[1][2]

محققان دیگر اشاره می‌کنند که بارش مداوم ریزشهاب‌سنگ‌ها در طول صدها میلیون سال می‌توانسته یک منبع جهانی و ثابت از مواد آلی ایجاد کند و نیاز به محیط‌های محلی بسیار خاص را از بین ببرد. روش استخراج سرد اکنون در حال اعمال بر روی ده‌ها نمونه شهاب‌سنگ آرشیوی است تا دقیقاً مشخص شود این مولکول‌ها در کلاس‌های مختلف سنگ‌های فضایی چقدر گسترده هستند.

صرف نظر از نقش نهایی آن‌ها در تاریخ خاص زمین، تأیید وجود هر پنج باز نوکلئوتیدی در سیارک‌ها نشان‌دهنده یک تغییر الگو است. این امر ثابت می‌کند که مواد تشکیل‌دهنده DNA در سراسر کیهان فراگیر هستند. اگر الفبای شیمیایی حیات به طور معمول در اعماق سرد فضا تولید می‌شود، ممکن است دستورالعمل زیست‌شناسی بسیار رایج‌تر از آن باشد که بشر تاکنون جرأت تصور آن را داشته است.

۵
بازهای نوکلئوتیدی DNA/RNA تأیید شده
۴ میلیارد سال
قدمت نمونه‌های سیارکی
در میلیارد
غلظت پیریمیدین‌های یافت شده

آنچه نمی‌دانیم

  • اینکه آیا این بازهای نوکلئوتیدی که از فضا رسیده‌اند، منبع اصلی حیات روی زمین بوده‌اند یا سنتز زمینی نقش بزرگ‌تری داشته است.
  • مسیرهای شیمیایی دقیقی که پیریمیدین‌های شکننده را در سرمای شدید و تابش ابرهای میان‌ستاره‌ای تشکیل می‌دهند.
  • چگونه این مولکول‌های ناچیز در اقیانوس‌های اولیه زمین به اندازه کافی متمرکز شدند تا به اولین زنجیره‌های ژنتیکی متصل شوند.

منابع

پوشش منابع

2 منبع

3 دیدگاه شناسایی‌شده

زیست‌شناسان فضایی 45%شیمیدانان پیش‌زیستی 35%روش‌شناسان تحلیلی 20%
  1. [1]The New York Timesروش‌شناسان تحلیلی

    Meteorites Delivered the Blueprint for Life, New Study Suggests

    مطالعه در The New York Times
  2. [2]Scienceشیمیدانان پیش‌زیستی

    Cold extraction reveals elusive pyrimidines in extraterrestrial samples

    مطالعه در Science

نظرات

همیشه در جریان باشید

هر زاویه. هر روز.

دریافت علم اخبار همراه با پوشش کامل منابع و تحلیل دیدگاه‌ها، مستقیم در صندوق ورودی شما.