حيات روي زمين ممكن است به‌كمك يك عنصر بسيار ساده آغاز شده باشد

اگر فيلم‌هاي هيولايي و آزمايش‌هاي علمي قديمي را باور داشته باشيم، حيات با يك جرقه‌ي بزرگ آغاز مي‌شود. البته كسي با اين حكايت قديمي پيدايش حيات، متقاعد نشده است؛ بنابراين جستجو به‌دنبال منابعي از انرژي كه قادر باشند يك سوپ پيش‌حياتي را به ظرف توليدكننده‌ي حيات تبديل كنند، ادامه دارد. شايد اين عنصر اسرارآميز چيزي به‌جز نمك نباشد!

در پژوهشي جديد كه توسط پژوهشگراني از موسسه علوم زمين‌حيات در موسسه فناوري ژاپن انجام شده، توجه پژوهشگران به سديم‌كلريد به‌عنوان مسيري ممكن براي تامين انرژي مورد نياز واكنش‌هاي بيوشيمايي اوليه جلب شده است. سديم كلريد از نسبت يك‌به‌يك (1:1) يون‌هاي سديم و كلريد تشكيل شده است و در اين مورد شايد يون‌هاي كلريد وقتي تحت‌تاثير تابش‌هاي الكترومغناطيسي شديد قرار گرفته‌اند، نقش خود در آغاز حيات را ايفا كرده‌اند.

داستان منشا حيات، موضوعي است كه انسان‌ها هميشه به آن علاقمند بوده‌اند. علم در مورد تشريح اينكه چگونه حيات به چنين سطحي از تنوع رسيده، خوب عمل كرده است. ما از تئوري‌هايي مانند انتخاب طبيعي مي‌توانيم استفاده كنيم تا زمان را برگردانيم و مطالعه كنيم كه چه اتفاقي رخ داده است. در برخي نقاط لازم است از يك گردش آشفته از مواد شيميايي آلي، به تكثير ناقص كدهايي كه ممكن است مسبب نخستين جرقه حيات بوده باشند، پرش كنيم؛ چيزي كه معمولا با نام فرضيه جهان RNA مطرح مي‌شود.

در حالي كه تمام موجودات مدرن دستگاه‌هاي سلولي مهم را به ارث مي‌برند، ولي در فرايند اولين جرقه متابوليكي بايد عامل فراوان‌تري نقش داشته باشد؛ چيزي ساده‌تر كه نه در حيات، بلكه در محيط يافت شود.

در اوايل دهه ۱۹۵۰، دو شيميدان به نام‌هاي استانلي ميلر و هارولد يوري موفق به ساخت برخي از اسيدآمينه‌ها از مواد ساده‌تر شدند. اين آزمايش براي اولي‌ بار نشان مي‌داد كه مواد پايه‌اي براي توليد پروتئين‌ها لاخبار تخصصيا نيازمند يك منبع زنده نيستند. اين دانشمندان با فرض اينكه زمين اوليه داراي جرقه‌هاي آسماني زيادي بوده است، ولتاژي را بر محيط كشتشان اعمال كردند.

حتي اگر اين فرايند منجر به ايجاد مقادير زيادي اسيدآمينه شده باشد، ملكول RNA از الفباي متفاوتي از بازهاي شيميايي ساخته شده است. اينكه چگونه اين بازها توليد شده‌اند، نياز به حل مساله انرژي دارد. سال گذشته، گروهي از پژوهشگران پيشنهاد كردند كه امواج حاصل از برخورد سيارك‌ها با زمين ممكن است موجب تبديل واحدهاي ساختماني ارگانيك به فرماميد شده باشند. فرماميد ملكول والدي چهار باز RNA است.

بخشي از اشكال حوادث نمايشي مانند برخوردهاي سياركي و جرقه‌ها اين است كه آن‌ها در تفسير توليد تعداد كمي از بازيگران اصلي حيات نقش دارند. با اين حال مواد شيميايي ديگري نيز ممكن است در اين ميان وجود داشته و داراي نقشي حمايتي بوده باشند. اين عناصر هم نياز به يك داستان دارند.

مطالعه جديد گامي به عقب برداشته است تا نقش عامل ديگري را در آبشار واكنش‌هاي آغازكننده‌ي حيات در انديشه متخصصين بگيرد. در پژوهش قديمي‌تري، مسيرهاي تركيباتي مانند هيدروژن‌سيانيد در واحدهاي ساختاري اساسي اولين RNA در حضور چيزي بيشتر از نور فرابنفش مورد مطالعه قرار گرفته بود. اما در اين ميان توليد خود سياناميد را كسي در انديشه متخصصين نگرفته بود. پژوهشگران در گزارش خود نوشتند:

... بنابراين هدف ما توسعه‌ي شبكه‌اي از واكنش‌ها بود كه قندهاي ساده و سياناميد و در نتيجه بسياري از پيش‌سازهاي مهم براي سنتر RNA را به‌صورت يكجا توليد كنند.

پس از تجزيه‌و‌تحليل زنجيره واكنش‌هاي تسريع‌شده توسط تابش متراكم امواج گاما، پژوهشگران متوجه شدند كه سطوح سياناميد متناسب با نسبت يك عامل شگفت‌آور افزايش مي‌يافت: يون‌هاي كلريد.

از دو يون سازنده‌ي نمك، اين معمولا سديم است كه تمام توجه را به‌خود جلب مي‌كند و شريك كلريدي‌اش كه به‌ندرت در واكنش‌ها مشاركت دارد، ناديده گرفته مي‌شود. در اين مورد به‌انديشه متخصصين مي‌رسيد برانگيخته شدن توسط اشعه‌ي گاما موجب سست شدن الكترون‌هاي كلريد شده و انرژي لازم براي تشكيل سياناميد را در آن تركيب مهيا مي‌كند. اين فرايند ممكن است نسبت به تئوري‌هاي جرقه‌هاي آسماني يا برخوردهاي سياركي پيچيده‌تر و البته همراه با جذابيت كمتري باشد ولي نيازي نيست كه حيات حتما با يك واكنش عظيم ايجاد شده باشد.

اين پژوهش در ژورنال ChemistrySelect منتشر شده است.