حیات چگونه و كجا روی زمین پدید آمد؟

دیگران اما رو به جلو گام برمی دارند، از زمان شكل گیری زمین در ۵۵/۴ میلیارد سال پیش شروع می كنند و درباره اینكه چگونه ممكن است مواد شیمیایی بی جان به تركیبات زنده تبدیل شده باشند تحقیق می كنند. در رویكرد رو به عقب، دیرین شناسان سنگواره هایی از میكروب ها یافته اند كه تاریخ گذاری آنها دست كم به ۴/۳ میلیارد سال پیش بازمی گردد. حتی آنالیز شیمیایی صخره های قدیمی تر نشان می دهد كه ارگانیسم های فتوسنتزی به خوبی در ۷/۳ میلیارد سال پیش بر روی زمین پا گرفته بودند. پژوهشگران حدس می زنند ارگانیسم هایی كه این شواهد را از خود برجای گذاشته اند در ویژگی های بنیادی یكسانی كه در تمامی اشكال حیاتی كنونی پیدا شده سهیم بوده اند. تمامی ارگانیسم های آزادزی اطلاعات ژنتیكی را در dna رمزگذاری می كنند و با مصرف پروتئین ها واكنش های شیمیایی را كاتالیز می كنند. از آنجایی كه dna و پروتئین ها تا به این اندازه برای بقا به یكدیگر وابسته اند مشكل بتوان تصور كرد كه یكی از آنها مقدم بر دیگری به وجود آمده است و به همان اندازه غیرقابل پذیرش است كه هر دوی آنها به طور همزمان خارج از یك سوپ پیش زیستی پدیدار شده باشند.اكنون آزمایشات حاكی از آن هستند كه اشكال ابتدایی تر حیات می توانسته اند براساس مولكولی سه تایی كه در جانداران امروزی یافته شده پی ریزی شده باشند: مولكول rna. زمانی تصور می شد كه rna چیزی بیش از یك پیغام رسان سلولی نیست، اما در كمال شگفتی به یك باره rna همه كاره ای از آب درآمد كه نه تنها اطلاعات ژنتیكی را كد می كند، بلكه مانند یك پروتئین نیز وارد عمل می شود. به عنوان مثال برخی از مولكول های rna ژن ها را خاموش و روشن می كنند درحالی كه دیگران به پروتئین ها و سایر مولكول ها متصل می شوند. بررسی های آزمایشگاهی نشان می دهد كه rna می توانسته از روی خود همانندسازی كند و سایر وظایفی را كه برای زنده نگه داشتن سلول لازم بوده به عهده گیرد. اكنون بسیاری از دانشمندان براین باورند كه حیات تنها پس از آنكه دنیای rnaای را پشت سر گذاشته سیمای آشناتری به خود گرفته است. پروتئین ها در نقش كاتالیزور هزاران بار از rna كارآمدترند و از این رو پس از پیدایش می بایست توسط انتخاب طبیعی ترجیح داده شده باشند. به علاوه اطلاعات ژنتیكی از روی dna با اشتباهات كمتری نسخه برداری می شوند تا از روی rna.
سایر دانشمندان تلاش هایشان را بر روی اینكه چگونه تركیبات شیمیایی غیرزنده موجود در زمین «پیش زیستی» توانسته اند به جهان rna ارتقا یابند، متمركز ساخته اند. در ۱۹۵۳ استانلی میلر و هارولد یوری كه در دانشگاه شیكاگو مشغول تحقیق بودند ثابت كردند كه بررسی های آزمایشگاهی می تواند پرتو نوری بر این پرسش بیفكند. آنها یك جریان الكتریكی را از درون مخلوطی از آمونیاك، متان و سایر گازهایی كه تصور می شد در هواسپهر زمین ابتدایی موجود بوده اند عبور دادند و دریافتند كه بدین ترتیب می توان اسیدهای آمینه و سایر بلوك های ساختاری مهم حیات را به وجود آورد. امروزه بسیاری از دانشمندان معتقدند كه هواسپهر ابتدایی از گازهای دیگری نظیر دی اكسید كربن انباشته شده بود. اما آزمایشاتی كه در سال های اخیر صورت گرفته نشان داده است كه تحت چنین شرایطی نیز بسیاری از بلوك های ساختاری حیات می توانسته شكل بگیرد به علاوه ستاره های دنباله دار و شهاب سنگ ها نیز احتمالاً تركیبات معدنی كه با خود به همراه داشته اند را از فضا به زمین آورده اند. اینكه دقیقاً در كجای زمین این بلوك های ساختاری به عنوان اشكال ابتدایی حیات گردهم آمده اند موضوعی است كه بر سر آن بحث و گفت و گو است. در ابتدای دهه ،۱۹۸۰ بسیاری از دانشمندان معتقد بودند كه حیات شروعش را در آب های جوشان غنی از مواد معدنی كه از منافذ گرمایی اعماق دریا به بیرون رانده می شدند از سر گذرانده است. گواه این شروع داغ و سوزان عبارت است از بررسی های انجام شده بر روی درخت حیات كه حاكی از آن است كه بیشتر گونه های ابتدایی، میكروب هایی كه تا به امروز زنده اند، در آب های داغ به سر می برند. اما فرضیه شروع داغ پس از چندی از تب و تاب افتاد و به سردی گرایید. پژوهش های جدید نشان داد این میكروب های گرمادوست، فسیل های زنده نیستند. آنها احتمالاً از گونه هایی كه مقاومت كمتری داشته اند، نسب گرفته اند و مكانیسم های دفاعی جدیدی را در برابر گرما تكامل بخشیده اند. اما برخی از شكاكان این فرضیه از خود می پرسند كه چگونه مولكول های ظریف rna توانسته در آب های جوشان دوام آورد. اگرچه هیچ فرضیه محكم دیگری منافذ گرمایی را به عنوان مكان این شروع داغ رد نمی كند، اما حوضچه های كشندی یا اقیانوس های پوشیده از یخچال ها نیز پیشنهاد می شود. پروژه های تحقیقاتی كه اكنون به راه افتاده اند احتمالاً پرتو نور بیشتری را بر چگونگی آغاز حیات می افكنند. دانشمندان آزمایشات را در جهتی به پیش می برند كه در آن سلول هایی كه برپایه rna استوار شده اند ممكن است بتوانند تولیدمثل كنند و تكامل یابند. سازمان ناسا و آژانس فضایی اروپا كاوشگرهایی را راه اندازی كرده اند كه در آینده به ستاره های دنباله دار سفر كرده و اختصاصاً تركیبات سازنده احتمالی را كه ممكن است بر روی زمین ابتدایی فرو باریده باشند، مورد بررسی قرار می دهند. اما هیجان انگیزتر از همه اینها احتمال یافتن نشانه هایی از حیات بر روی مریخ است. ماموریت های اخیر بر روی مریخ شواهد محكمی فراهم آورده است كه نشان می دهد زمانی بر روی سیاره سرخ دریاهای كم عمقی از آب مایع وجود داشته اند و این یعنی آنكه مریخ احتمالاً زمانی مكان مناسبی برای شكل گیری حیات بوده است. ماموریت آتی در مریخ در جست و جوی یافتن نشانه های حیات در پناهگاه های زیرزمینی یا سنگواره های موجودات منقرض شده خواهند بود. اگر در مریخ حیات پیدا شود این كشف می تواند به این معنی باشد كه حیات به طور جداگانه بر روی هر دو سیاره به وجود آمد. شاید هم بتوان گفت كه حیات در كل كائنات متداول است یا اینكه ابتدا بر روی یك سیاره به وجود آمده و به سایر سیارات انتشار یافته است. شاید هم میكروب های مریخی در چهار میلیارد سال پیش توسط یك شهاب سنگ به زمین حمل شده اند و سیاره نابارور ما را آبستن حیات ساخته باشند.
منبع: كارل زیمر
ترجمه: طاهره رنجبر
روزنامه شرق