این مقاله، نوشته‌ی جک ژوستاک، استاد ژنتیک مدرسه پزشکی هاروارد است. او یکی از برنده‌های نوبل ۲۰۰۹ در پزشکی و فیزیولوژی می‌باشد.
آیا وجود حیات بر روی زمین یک خوش‌شانسی بوده یا نتیجه‌ی غیرقابل اجتناب قوانین طبیعت است؟ آیا به وجود آمدن حیات روی سیاره‌ای که به تازگی شکل گرفته ساده است، یا محصول تقریباً غیرممکن یک سری وقایع غیرمحتمل می‌باشد؟ پیشرفت در زمینه‌های غیرمرتبطی مثل ستاره‌شناسی، علوم سیاره‌ای و شیمی امیدها را برای پاسخ دادن به چنین سؤالات پایه‌ای زنده کرده است. اگر معلوم شود که حیات در کهکشان ما چندین بار ایجاد شده است، همانطور که دانشمندان بدان امیدوار هستند، جهان می‌تواند مملو از اشکال گوناگون حیات باشد.
این مقاله خرد، یکی از بخش‌های بزرگ‌ترین سؤالات علم است. برای دسترسی به تمام محتوا اینجا کلیک کنید.
اکتشاف هزاران سیاره‌ی فراخورشیدی (اگزوپلنت) رنسانسی در مطالعات مبدأ حیات محسوب می‌شود. شگفت‌آور بود که تقریباً همه‌ی این منظومه‌های خورشیدی تازه کشف شده بسیار متفاوت با منظومه‌ی شمسی ما بودند. آیا این به آن معنا است که سیستم به صورتی عجیب متمایل به ایجاد حیات بود؟ شناسایی حیات روی سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای دور از ما می‌گردد، آسان نخواهد بود، ولی تکنولوژی لازم برای تشخیص “نشانه‌های زیستی” (biosignatures) به سرعت در حال توسعه است، به گونه‌ای که شاید تا یکی دو دهه‌ی دیگر حیات فرازمینی را مشاهده نمائیم.
برای درک چگونگی پدیداری حیات، اول باید بدانیم که چگونه و با چه موادی سیاره‌ها تشکیل می‌شوند. نسل جدیدی از تلسکوپ‌های رادیویی، مخصوصاً آرایه‌ی میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما در صحرای آتاکامای شیلی، تصاویر زیبایی از قرص‌های پیش‌سیاره‌ای (protoplanetary disks) و نقشه‌های ترکیب شیمیایی آن‌ها فراهم کرده است. این اطلاعات الهام‌بخش مدل‌های بهتری از چگونگی تشکیل سیاره‌ها از غبار و گازهای دیسک بوده است. در همین منظومه‌ی شمسی خودمان، مأموریت روزتا به یک ستاره‌ی دنباله‌دار دست یافت، و OSIRIS-Rex این کار را تکرار خواهد کرد و حتی تلاش خواهد نمود تا نمونه‌هایی از یک سیارک را با خود بیاورد که شاید لیست مواد لازم برای تشکیل یک سیاره را در اختیار ما قرار دهد.
بیشتر بخوانید:
- ۱۵ جواب تکامل به اشکالات بی‌اساسی که به آن گرفته می‌شود
- دانشمندان مولکولی ساخته‌اند که شاید پارادوکس منشأ حیات را حل کند
- داستان‌های ناگفته: تابه‌حال حیات هوشمند روی زمین را از فضا دیده‌اید؟
- اشکال پیچیده‌ی حیات پیش‌تر از آنچه فکر می‌کنیم به وجود آمده‌اند!
وقتی سیاره‌ای مثل زمین ما (نه خیلی گرم نه خیلی سرد، نه خیلی خشک و نه خیلی مرطوب) شکل گرفت، چه نوع شیمی‌ای باید تکوین می‌یافت تا واحدهای ساختاری حیات به وجود بیایند؟ آزمایش شاخص میلر-یوری در دهه‌ی ۱۹۵۰، که به ترکیبی از آب و مواد شیمیایی ساده پالس الکتریکی داد (تا اثر نور را شبیه‌سازی کرده باشد) نشان داد که ساختن آمینواسیدها، واحدهای ساختاری پروتئین‌ها، کار دشواری نیست. معلوم شد که ساخت دیگر مولکول‌های حیات سخت‌تر است ولی با این حال، اکنون آشکار شده است که ما باید مسیر شیمی به حیات را مورد بازنگری کلی قرار دهیم. دلیل مرکزی برای این کار تطبیق‌پذیری و همه کاره بودن RNA است. RNA مولکولی طویل است که در همه‌ی انواع حیات نقش‌های ضروری و متعدد به عهده دارد. RNA نمی‌تواند فقط به عنوان یک آنزیم ایفای نقش کند، بلکه اطلاعات را ذخیره و آن‌ها را انتقال نیز می‌دهد. بسیار قابل توجه است که تمام پروتئین درون سلول با فعالیت کاتالیتیک اجزای RNA ریبوزوم (دستگاه سلولی که کد ژنتیکی را می‌خواند و از روی آن پروتئین می‌سازد) ساخته می‌شود. این مشاهدات پیشنهاد می‌کند که RNA در مراحل اولیه تکامل حیات، حق آب و گل دارد.
امروزه این سؤال که چگونه مواد شیمیایی روی زمین نوپا RNA و سلول‌های بر پایه RNA را به وجود آوردند، سؤال اساسی در تحقیقات منشأ حیات محسوب می‌شود. بعضی از دانشمندان فکر می‌کنند که حیات معمولاً از مولکول‌های ساده استفاده کرده است و تنها بعداً به RNA تکامل یافته است. با این حال، دیگر محققان، به دنبال پیدایش RNA و نظریه‌های جذابی هستند که در این قسمتِ مسکوت از تحقیقات شیمیایی انقلابی به پا کرده است. سناریوهای موفق زمین‌شناسی با اشاره به مناطق آتشفشانی یا دهانه‌های آتشفشانی، همراه با مواد شیمیایی پیچیده، منابع متعدد انرژی و چرخه‌های دینامیک سرد-گرم، نور-تاریکی و خشک-مرطوب. قابل توجه است که بسیاری از مواد شیمیایی واسطه در راه سنتز RNA در خارج از مخلوط‌های واکنشی، کریستالیزه شده، و با درصد خلوص بالاتری به عنوان مواد معدنی ارگانیک (ذخایر موادی که آماده‌ی ورود به حیات در صورت وجود شرایط مساعد بودند) انباشت می‌شوند.
با فرض این که مسئله اصلی حل شده است، هنوز نیاز داریم تا همانندسازی RNA را در اولین سلول‌های ابتدائی درک کنیم. محققان آغاز به شناسایی منابع انرژی شیمیایی کرده‌اند که می‌تواند رونوشت‌برداری RNA از خودش را توجیه نماید، ولی خیلی کارها باید روی آن انجام شود. اگر بتوانیم بر این موانع هم فائق آییم، شاید قادر به ساخت سلول‌های همانندساز تکاملی در آزمایشگاه باشیم که در آن صورت، مسیر احتمالی خاستگاه حیات را خلاصه کرده‌ایم.
قدم بعدی چیست؟ شیمیدانان در حال حاضر این سؤال را از خود می‌پرسند که آیا نوع حیات ما فقط یک راه پذیرفتنی دارد یا چندین مسیر می‌تواند به شیمی ساده‌ی حیات RNA-پایه و زیست‌شناسی مدرن بیانجامد. بقیه‌ی دانشمندان تنوع شیمی حیات را جستجو می‌کنند و به دنبال سرنخ‌های تنوع احتمالی حیات، “آن بیرون”، در جهان می‌گردند. اگر همه چیز خوب پیش برود، بالاخره خواهیم فهمید مسیر شیمی به زیست‌شناسی از کجا می‌گذرد و این که آیا جهان پر از اشکال حیات است یا ما عزیز دُردانه هستیم.
