حیات روی زمین چگونه آغاز شد؟/ 3 نظریۀ متفاوت

 زمین تقریباً ۴.۶ میلیارد سال پیش شکل گرفت و چند صد میلیون سال سطح آن تقریباً بسیار داغ بود و به شدت توسط دنباله‌دارها و سیارک‌ها بمباران می‌شد و به همین دلیل نمی‌توانست میزبان هیچ نوع حیاتی باشد.

به گزارش فرادید، حدود یک میلیارد سال بعد، حیات نه تنها شکل گرفت، بلکه شواهدی از حضور خود را در قالب تشک‌های میکروبی فسیل‌شده نیز به جا گذاشت. 

اما در این بین چه اتفاقی افتاد که حیات در طول نیم میلیارد سال یا بیشتر، از غیر حیات سرچشمه گرفت؟ 

1. جرقه ناشی از رعد و برق

جیم کلیوز، رئیس دپارتمان شیمی دانشگاه هُوارد و از نویسندگان کتاب «تاریخ مختصر خلقت: علم و جستجوی منشأ حیات»، خاطرنشان می‌کند که شرایط جوی زمان ظهور حیات بسیار متفاوت از شرایط فعلی بوده است.»

او توضیح می‌دهد که در دهه ۱۹۵۰، شیمیدان برنده جایزه نوبل، هارولد اوری، اشاره کرده است که بیشتر جوهای منظومه شمسی تحت سلطه نیتروژن و متان هستند. یوری استدلال کرد که زمین اولیه نیز چنین جوی داشته و حضور حیات، آن را به جوی غنی‌تر از اکسیژن تبدیل کرده است. یوری همچنین پیشنهاد کرد اتمسفر قبلی «می‌توانسته در ساخت ترکیبات آلی بسیار کارآمد باشد، ترکیباتی که شاید پیشرو حیات بودند». 

او به شاگرد پژوهشی خود، استنلی میلر مأمور داد این نظریه را آزمایش کند. آنچه اکنون به عنوان آزمایش میلر-اوری شناخته می‌شود، سیستم بسته‌ای ایجاد کرد که در آن، آب گرم میشد و با مولکول‌های هیدروژن، متان و آمونیاک ترکیب می‌شد. سپس با الکتریسیته (به نمایندگی از رعد و برق) حرکت داده و خنک میشد تا مخلوط متراکم شود و مانند باران دوباره به آب برگردد. نتایج شگفت‌انگیز بود. 

در عرض یک هفته، «اقیانوس» آزمایشی به دلیل ترکیب مولکول‌ها برای ایجاد اسیدهای آمینه یا بلوک‌های سازنده حیات، به رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز درآمد. 

تحقیقات بعدی نشان داد جو اولیه‌ی سیاره تا حدودی با آزمایشی که میلر انجام داد تفاوت داشته و اجزای اصلی، نیتروژن و دی اکسید کربن بودند و هیدروژن و متان در مقادیر کمتری وجود داشتند. 

اصولی که میلر از آن حمایت می‌کند، به‌طور کلی درست باقی می‌ماند، اما رعد و برق با برخورد سیارک‌ها و تشعشعات فرابنفش خورشید ترکیب می‌شود و هیدروژن سیانید ایجاد می‌کند و سپس با آهنی که توسط آب از پوسته زمین بالا آورده می‌شود واکنش داده و مواد شیمیایی مانند قندها را شکل می‌دهد.

این مواد شیمیایی ممکن است برای ایجاد رشته‌هایی از اسید ریبونوکلئیک یا RNA، جزء کلیدی حیات که اطلاعات را ذخیره می‌کند، ترکیب شده باشند. در نقطه‌ای، مولکول‌های RNA شروع به تکثیر خود کردند و حیات ممکن شد. 

چگونه این مولکو‌های RNA به ساختارهای سلولی پیچیده احاطه شده توسط غشاهای محافظ تبدیل شدند؟ 

نکته کلیدی ممکن است کواسروات‌ها باشند، قطرات حاوی پروتئین و اسیدهای نوکلئیک که قادرند اجزای خود را مانند سلول‌ها به یکدیگر متصل کنند، اما بدون استفاده از غشا. چندین محقق فرض کرده‌اند که چنین قطراتی به عنوان پیش‌سلول‌هایی عمل کردند که RNA اولیه و سایر ترکیبات آلی را متمرکز کردند. 

2. حیات از فضا به زمین آمده است

طبق نظریه دیگری، اسیدهای آمینه و نیز برخی دیگر از اجزای سازنده حیات مانند کربن و آب، ممکن است از فضا به زمین اولیه آورده شده باشند. مشاهده شده که دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها حاوی برخی از همان اجزای آلی حیات هستند و بمباران اولیه آن‌ها به زمین شاید دسترسی به اسیدهای آمینه را افزایش داده باشد. 

به گفته جک شوستاک، شیمیدان برنده جایزه نوبل از دانشگاه شیکاگو، برخورد سیارک و دنباله‌دار تقریباً به طور حتم یکپارچه بوده است. 

او خاطرنشان می‌کند که اتمسفر اولیه‌ی نیتروژن و دی اکسید کربن برای برخی واکنش‌های شیمیایی پیشنهادی که در ترکیب هیدروژن، متان و آمونیاک میلر صورت گرفت، اثرگذاری کمتری داشته، اما یک برخورد با اندازه متوسط می‌توانسته به صورت گذرا هیدروژن و متان اتمسفری و در نتیجه یک شرایط ترکیب‌ساز ایجاد کند. 

3. پنهان شدن در اقیانوس‌های زمین

نظریه دیگر بر این اساس است که ممکن است حیات در اعماق اقیانوس و اطراف دریچه‌های گرمابی در کف دریا آغاز شده باشد، اما شوستاک این فرضیه را رد می‌کند. 

او توضیح می‌دهد: «اگر به شیمی‌ای نگاه کنید که شما را از مواد اولیه ساده گرفته تا نوکلئوتیدها و RNA برده، می‌بینید مراحل متعددی هست که در آن‌ها، برای تحریک واکنش‌ها به تابش UV از خورشید نیاز است. انرژی حاصل از خورشید بزرگترین منبع انرژی است، حتی در سیاره اولیه. بنابراین، اگر چندین مرحله شیمیایی نیازمند UV وجود داشته، پس منشا آن نمی‌تواند در اعماق اقیانوس باشد.» 

با این اوصاف، کاملاً مسلم است که حیات در آب آغاز شده است. 

کلیوز خاطرنشان می‌کند: «برای وقوع واکنش‌های شیمیایی به یک حلال نیاز دارید. به یک مایع نیاز دارید. وقتی شروع به صحبت در مورد مایعات می‌کنید، فقط تعداد کمی از آن‌ها در شرایط سطح سیاره پایدار هستند. حتی در منظومه شمسی اولیه، آب بیشترین فراوانی را دارد.» 

استدلال شوستاک این است که بسیار محتمل‌تر از اعماق اقیانوس، حیات «روی سطح، احتمالاً در حوضچه‌های کم‌عمق یا در یک نوع محیط از نوع چشمه‌های آب گرم ایجاد شده است: نوع محیطی که اطراف مکان‌های برخورد یا مناطق آتشفشانی بسیار رایج است.» (در واقع، فعالیت‌های آتشفشانی گسترده نیز ممکن است به خوبی در ایجاد حیات کمک کرده باشد، به ویژه با ایجاد مقادیر عظیمی از رعد و برق محلی.) 

این امکان وجود دارد که هرچند همه حیات روی زمین امروز یک نیای مشترک جهانی دارد (یک شکل حیات میکروبی ناشناخته که احتمالاً مدت‌هاست ناپدید شده)، ممکن است حیات در چندین موقعیت مختلف از طریق چندین مسیر مختلف شروع شده باشد، اما با برخوردهای دنباله‌دار از بین رفته یا به سادگی نتوانسته کشش دریافت کند، تا زمانی که مولکول مبتنی بر RNA که جد همه ماست، ایجاد شد. 

رمز و راز شروع زندگی

اگر این اتفاق افتاده باشد، یعنی حیات بیش از یک بار قبل از ریشه گرفتن شروع شده و از بین رفته باشد، ما هرگز چگونگی آن را درک نخواهیم کرد، چون چنین اشکال حیاتی فرضی هیچ اثری از وجود خود باقی نگذاشته‌اند. 

حیات می‌توانست مسیر بسیار متفاوتی را دنبال کند، مسیری که به گل یا درخت یا دایناسور یا انسان منتهی نشود. کلید درک همه اینها، جایگزین کردن پرسش تصویر کلان با یک سری پرسش‌های بسیار کوچکتر است. 

زندگی چنان سیستم پیچیده‌ای است که ساده‌ترین باکتری یا ویروس هزاران قطعه متحرک دارد. درک اینکه چگونه چنین چیزی توانسته از ناکجاآباد ظاهر شود، سخت است اما پاسخ اینست که این اتفاق قدم به قدم رخ داده است.

تماشاخانه

رسوایی اخلاقی در کلیساهای انگلستان / کسی که تاج شاه چارلز را بر سرش گذاشت چه کرد؟ (فیلم)

عروسک‌های پاپت به جای خانواده / اهالی یک روستا در ژاپن حسرت گذشته را به شکل عجیبی پر می‌کنند (فیلم)

فیلم های دیگر