تکنولوژی جدید ممکن است به رمزگشایی ریشه های حیات کمک کند!!
سوال این است که چگونه زندگی بر روی زمین یکی از بزرگترین اسرار علم است، اما به لطف تکنولوژی جدید که توسط محققان دانشگاه مکمستر استفاده میشود، ما ممکن است قدمی نزدیکتر برای حل نهایی این مسئله بیابیم.
چگونه زندگی بر روی زمین آغاز شد؟ یک تکنولوژی جدید، به نام Planet Simulator، ممکن است در نهایت به حل این رمز و راز کمک کند.
اکثر دانشمندان بر این باورند که زندگی روی زمین از “حوضچههای گرم” مانند چشمههای هیدروترمال گرمایی تشکیل میشود. تکنولوژی و تحقیق جدید به بررسی این که چگونه این فرایند ممکن است – یا رد آن را بررسی میکند. تصویر از سرویس پارک ملی / دیان رنکن.
سوال درباره اینکه چگونه زندگی روی زمین آغاز شد، یکی از قدیمیترین و مهمترین مسائل در علوم است. در حال حاضر، تکنولوژی جدید میتواند در نهایت این رمز و راز را حل کند. محققان موسسه Origins در دانشگاه مکمستر در همیلتون، انتاریو، کانادا میگویند که فناوری جدید میتواند برای اولین بار شواهد تجربی را برای اینکه چگونه زندگی نخستین در میلیاردها سال پیش در زمین شکل گرفت و نشان داد که چگونه میتواند در جای دیگری در جهان نیز ظاهر شود. ابتکار عمل توسط برنامه Brighter World در McMaster در 4 اکتبر 2018 اعلام شد.
محققان در آزمایشگاه McMaster برای ایجاد مجدد شرایط محیطی در اوایل زمین یا سایر سیارات زمین مانند از شبیه ساز سیارات – یک اتاق اقلیمی بسیار پیچیده استفاده می کنند. همانطور که مایکل راینستدر، متخصص زیستشناسی و استاد مک مایستر، توضیح داد:
ما میخواهیم بدانیم که چگونه سلول اولیه حیات شکل گرفت – چگونه زمین از دنیای شیمیایی به جهان بیولوژیکی نقل مکان کرد. در حال حاضر هیچ توضیحی رضایتبخش در مورد چگونگی این اتفاقات یا چگونگی زندگی در سیارات دیگر وجود ندارد. حل این رمز و راز چیزی است که این آزمایشگاه در مورد آن تلاش میکند.
دانشمندان میخواهند بدانند که چگونه اولین مولکولهای پریبیوتیک – بلوکهای ساختمانی زندگی – برای اولین بار مولکولهای RNA تکثیری خود را تشکیل دادند، اولین ماده ژنتیکی موجود در تمام زندگی که امروزه وجود دارد.
اکثر دانشمندان اکنون فکر میکنند که زندگی در “حوضچه های گرم” – چشمههای آب گرم – حدود 3.5-4.5 میلیارد سال پیش آغاز شد. این نظریه پیشنهاد میکند که در این حوضه، نوکلئوتیدها – بیومولکولهای ضروری برای زندگی – همراه با اسیدهای آمینه، چربیها، خاک رس، سنگها و نمکهای معدنی دست به دست هم دادند تا حیات شکل بگیرد. هنگامی که شهابسنگها در این حوضچه سقوط میکردند، بقایای nucleobases را به وجود آوردند که نوکلئوتیدها و سپس زنجیرههای پلیمرهای RNA را تشکیل میدادند. این پلیمرها به عنوان یک نتیجه از چرخههای بارش، تبخیر و زهکشی به هم متصل شدهاند. این آغاز فرایندهای شیمیایی است که پلیمرها را قادر میسازد تا خود را تکرار کنند – شروع روندی که به خود حیات منجر میشود. تحقیقات جدید در حمایت از این نظریه در سال گذشته توسط رالف پودیتز و بن پریس، هر دو در دپارتمان فیزیک و نجوم McMaster منتشر شد.
اکنون شبیه ساز سیارات برای تست این فرضیه مورد استفاده قرار خواهد گرفت. به گفته Pudritz:
این آزمایشگاه برای تهیه نقشههای مختلفی در مورد انواع مختلف سیارات قابل سکونت طراحی شده بود، از جمله شرایطی که ما تصور می کردیم در اوایل زمین وجود داشته است. این میتواند حوضچه آب گرم – محیط ژئوفیزیک، جو، تابش، چرخههای مرطوب و خشک را شبیهسازی کند – اینها همه بخشی از آن است. اینها شرایطی است که در آن زندگی زودهنگام شکل گرفت.
شبیه ساز سیارهای در آزمایشگاه جدید Origins در دانشگاه McMaster. تصویر از کریگ Chivers / CBC.
یک نمایش در شبیه ساز سیارات. تصویر از Intravision Group AS 2018.
پس چگونه محققان تئوریهای خود را آزمایش میکنند؟ اول، آنها مولکولهای موجود در حوضچهها را ایجاد میکنند و سپس مخلوط را روی ویفر سیلیکون خشک میکنند. سپس نمونهها در اتاق شبیهسازی سیارات شبیهسازی میشوند و در معرض چرخههای خشک، شبانه روزانه و فصلی، و همچنین رطوبت، درجه حرارت شدید، محیط اکسید کننده و سطح بالایی از تابش قرار میگیرند مثل زمین اولیه. چرخههای سالیانه فقط در عرض چند روز قابل شبیهسازی خواهد بود. همانطور که یینگفو لی، استاد گروه بیوشیمی و علوم بیومدیک مکزیک، توضیح داد:
در ابتدا زمانی که زندگی متولد شد، مرحلهای در اب وجود داشت که بعضی از این مولکولهای RNA واقعا شروع به عمل آنزیمها کردند که آنها را قادر به کپی کردن مواد ژنتیکی مولکول های دیگر، و کاتالیز کردن واکنشهای دیگر که در زندگی ما مهم هستند. نمی دانیم که چگونه این مولکول ها تولید شدند، بنابراین این تنظیمات و تمام تجهیزات تجزیه و تحلیل دیگر موجود در آزمایشگاه، ما را قادر به آزمایش فرآیندهای شیمیایی میکند که ممکن است باعث ایجاد این مولکول های جادویی شده باشد و میتوانید ببینید که چگونه این مولکولها ممکن است برای ایجاد سلولها گرد هم آمدهاند.
رالف پودیتز، مایکل رنهادتر و یینگفو لی در موسسه Origins و آزمایشگاه جدید ریشههای زندگی در دانشگاه مک ماسستر. تصویر از سارا جانز.
یکی دیگر از اهداف مهم این است که قادر به شبیهسازی شرایط دیگر سیارات قابل سکونت زمین مانند میباشد و میتوانید ببینید که چگونه زندگی میتواند در چنین جهانهایی توسعه یابد، به گفته Pudritz:
من فکر میکنم سوال بزرگ این است که آیا ما تنها هستیم؟ اگر یتوانیم درک کنیم که چگونه زندگی بر روی زمین شکل گرفت، شاید ما بتوانیم توالیهای RNA را پیدا کنیم که میتواند در محیط های مختلف سیاره ای ایجاد کند. اگر این آزمایشگاه دارای قابلیتهایی است که ما فکر میکنیم، ما باید قادر به یافتن شرایط دیگری باشیم که میتوانیم این توالیها را آزمایش کنیم و بپرسیم «آیا این کار میکند؟» و اگر پاسخ بله باشد، ما واقعا در مسیر درست هستیم.
منبع: http://earthsky.org/space/new-technology-solve-mystery-of-lifes-origins