ايتنا - منشاء زندگی

دانشمندان گمان می‌کنند زندگی پیچیده‌ای که در هر گوشه‌وکنار زمین وجود دارد، ناشی از فرایندهای تصادفی در مواد غیرزنده بوده که حال آنها سنگ‌بناهای زندگی بوده‌اند. اما جزئیات زیادی در دست نداریم که از این فرضیه پشتیبانی کنند.

به گزارش ایتنا و به نقل از Space، پژوهشگران به‌تازگی در درک احتمال زندگی که بطور خودبخود از چنین ماده غیرآلی‌ای حاصل شوند، خلاقیت به‌خرج دادند و دست به فرایندی زدند که فرایند «پیدایش زندگی» یا abiogenesis نام دارد.

در این پژوهش، تومونوری توتانی (استاد اخترفیزیک در دانشگاه توکیو) از دنیای میکروسکوپی مولکول‌ها در مقیاس کل جهان الگوبرداری کرده تا ببیند آیا نظریهٔ پیدایش زندگی آیا واقعاً می‌تواند کاندیدای احتمالی برای منشاء زندگی باشد یا نه. او اساساً در حال بررسی این موضوع بود که آیا در آن زمان ستاره‌های کافی با سیارات قابل سکونت در جهان وجود دارند تا زمینه‌ساز «پیچیدگی» باشند یا نه. نتایج وی که در ماه فوریه منتشر شد، نشان می‌دهد زندگی شانس زیادی برای ظهور نداشته است؛ دست‌کم برای جهان قابل‌مشاهده.

استاد توتانی می‌گوید: «امیدوار بودم که دست‌کم یک مسیر واقع‌بینانه از پیدایش زندگی را پیدا کنم، تا با واژگان علمی آن را توضیح دهم. گاهی اوقات مردم ادعا می‌کنند که احتمال پیدایش زندگی بسیار کم است و علم نمی‌تواند منشأ زندگی را نمی‌توان بفهمد. رویای من به‌عنوان یک دانشمند این است که برای دلیل هستی خودمان توضیحی علمی پیدا کنم».

مطالعهٔ استاد توتانی یک فرضیهٔ اصلی پیشتاز برای پیدایش حیات را درنظر می‌گیرد؛ مبنی بر اینکه زندگی در جهان RNA کار خود را آغاز کرد. این فرضیه حاکی از آن است که پیش از تکامل پروتئین‌ها و مولکول ژنتیکی دورشته‌ای به نام DNA یا اسید دی‌اوکسی‌ریبونوکلئیک، جهان در کنترل مولکول‌های مشابهی بود که کارآمدی کمتری داشتند و به RNA یا اسید ریبونوکلئیک موسوم‌اند.

در جهان RNA، این نخستین مولکولی بود که می‌توانست به کپی و ذخیرهٔ اطلاعات بپردازد و زمینه‌ساز واکنش‌های شیمیایی و تسریع آنها شود – یعنی دو ویژگی اساسی زندگی روی کره زمین.

اگرچه RNA جهانی بدوی است، اما از بسیاری از مواد شیمیایی به نام مونومرها تشکیل شده که به یکدیگر وصل می‌شوند و یک پلیمر تشکیل می‌دهند. به‌ویژه اینکه RNA از زنجیره‌ای از مولکول‌های مبتنی بر نیتروژن به نام نوکلئوتیدها ساخته شده است. پژوهشگران فکر می‌کنند برای اینکه RNA بتواند کارکرد اصلی خود در کپی کردن را به انجام برساند، باید از زنجیره‌ای از نوکلئوتیدهای طولانی‌تر از ۴۰ تا ۶۰ نوکلئوتید تشکیل شود.

بنابراین، چگونه این مولکولهای RNA که حداقل از ۴۰ تا ۶۰ نوکلئوتید تشکیل شده‌اند می‌توانند به‌خودی‌خود ظاهر شوند؟ به‌صورت تجربی نشان داده است که با زمان کافی و در شرایط مناسب، نوکلئوتیدها بطور تصادفی در RNA قرار می‌گیرند. اما این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که فراوانی RNA با طول زنجیرهای آنها رابطه دارد و به‌سرعت کاهش می‌یابد و هیچکدام از آزمایش‌ها نمی‌توانند بطور مداوم رشته‌هایی طولانی تر از ۱۰ مونومر تولید کنند.

توتانی می‌گوید: «به‌طور تجربی تأیید شده است که پلیمریزاسیون RNA می‌تواند با یک فرایند تصادفی اساسی اتفاق بیفتد. بعضی از آزمایش‌ها نشان دادند که بیش از ۵۰ مورد (مونومر طولانی) RNA تولید شدند؛ اما قابل تولیدمثل نبودند.»

مدل توتانی از محافظه‌کارانه‌ترین روش برای پلیمریزاسیون RNA استفاده می‌کند که در آن هر مونومر بصورت تصادفی به منومر دیگری متصل می‌شود تا زمانی که زنجیره‌ای از مونومرها تشکیل شود. دانشمندان گفته‌اند که پلیمرها (که هر کدام از چندین مونومر ساخته شد‌ه‌اند) می‌توانند به همدیگر متصل شوند تا روند کار را سرعت ببخشند، اما توتانی می‌گوید چنین فرایندی «بسیار ذهنی و فرضی» است.

دانشمندان بر این باورند که زندگی در کرهٔ زمین نزدیک به ۵۰۰ میلیون سال پس از تشکیل این سیاره پدید آمد. با توجه به اینکه در جهان قابل مشاهده ۱۰ سکس‌تریلیون ستاره (یعنی ۱۰ به توان ۲۲ ستاره) وجود دارد، احتمال زیادی وجود دارد که در نقاط دیگری از کیهان نیز زندگی وجود داشته باشد. اما پژوهشگران دریافته‌اند که با توجه به تعداد ستارگان – و سیارات زیست‌پذیر – شکل‌گیری تصادفی RNA با طول بیشتر از ۴۰ بسیار بسیار بعید است. در جهان قابل مشاهده تعداد بسیار کمی از ستاره‌ها با سیارات زیست‌پذیر وجود دارند که رخ دادن فرضیهٔ پیدایش زندگی در آنها با قاب زمانی زندگی مانند آن چیزی که در زمین شاهد آن هستیم، امکان‌پذیر باشد.

توتانی می‌گوید: «با این وجود، کائنات، فقط کیهان قابل‌مشاهده نیست. در کیهان‌شناسی معاصر، توافق می‌شود که جهان تحت یک دوره تورم سریع قرار گرفته و بدین‌ترتیب منطقهٔ وسیعی فراتر از آنچه ما می‌توانیم مستقیماً مشاهده کنیم، تولید کرده است. با درنظر گرفتن این حجم بیشتر از ستارگان دارای سیارات زیست‌پذیر در مدل‌های مربوط به فرضیهٔ پیدایش زندگی، احتمال وقوع زندگی را به‌شدت افزایش می‌دهد».

۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال پیش که جهان ما در طی مهبانگ پدید آمد، دوره‌ای از گسترش سریع را تجربه کرد که امروز هم ادامه دارد. اگر کائنات را به‌عنوان یک قرص نان در حال پخت در فر درنظر بگیریم، جهان قابل‌مشاهده مانند تنها یک حباب هوایی است که در خمیر به دام افتاده است. با بالا رفتن یا تورم نان، حباب هم رشد می‌کند و این در حالی است که سایر حباب‌های هوا در داخل نان هم از یکدیگر دورتر می‌شوند. ما فقط حباب قابل‌مشاهدهٔ خودمان را می‌توانیم ببینیم، حتی اگر بدانیم که در نان بزرگتری زندگی می‌کنیم.

برآورد می‌شود که کل جهان بتواند بیش از یک گوگول (یعنی ۱۰ به توان ۱۰۰) ستاره داشته باشد. وقتی توتانی این حجم پرشمار از ستاره‌ها را درنظر گرفت، دریافت که ظهور زندگی دیگر غیرممکن نیست؛ بلکه اتفاقاً خیلی هم محتمل است. این برای فرضیهٔ جهان RNA شاید خبر خوبی باشد؛ اگرچه می‌تواند به این معنی هم باشد که جستجوی زندگی در کیهان کار خسته‌کننده‌ای است.

اگر زندگی برای نخستین‌بار در RNA آغاز شده باشد، در این‌صورت زندگی روی کرهٔ زمین با احتمال بسیار کمی از تولید پلیمر RNA طولانی پدید آمده است؛ یعنی به‌احتمال زیاد، زمین تنها سیارهٔ زیست‌پذیر در جهان قابل‌مشاهده باشد.

ولی توتانی معتقد است اگر به‌طور اتفاقی زندگی در نقاط دیگری از کیهان نیز کشف شود، احتمالاً از نوعی است که روی زمین شاهد آن هستیم. شاید زندگی با سوار شدن بر دنباله‌دارها و سیارک‌ها در فضای بین سیاره‌ای یا بین‌ستاره‌ای منتقل شده باشد و حاصل نوعی گرده‌افشانی از یک نقطه در کیهان بوده باشد.

باید گفت کار استاد توتانی چیزی فراتر از پاسخ دادن به یکی از اساسی‌ترین پرسش‌های علمی است؛ در واقع شاید منتهی به سرچشمهٔ زندگی شود.