دستورالعملهای جدید برای منشا حیات ممکن است راهی برای دستیابی به سیارات دوردست قابل سکونت ارایه دهد

زندگی مستلزم تکرار واکنشهای شیمیایی است. توصیف انواع واکنشها و شرایط مورد نیاز برای تکرار خودپایدار – که کاتالیز خودکار نامیده می‌شود – می‌تواند جستجوی حیات در سیارات دیگر را متمرکز کند. اعتبار: Betül Kaçar

زندگی در یک سیاره دور – اگر آن بیرون باشد – ممکن است چیزی شبیه زندگی روی زمین نباشد. اما فقط مواد شیمیایی بسیار زیادی در انبار کیهان وجود دارد و راههای زیادی برای مخلوط کردن آنها وجود دارد. تیمی به رهبری دانشمندان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون از این محدودیت‌ها برای نوشتن کتاب آشپزی متشکل از صدها دستور غذایی شیمیایی با پتانسیل ایجاد حیات استفاده کرده‌اند.

فهرست مواد تشکیل دهنده آنها می‌تواند جستجوی حیات در سایر نقاط جهان را با اشاره به محتمل‌ترین شرایط –نسخه‌های سیاره‌ای تکنیک‌های اختلاط، دمای فر و زمان پخت- برای ترکیب دستور‌العمل‌ها متمرکز کند.

به گفته محققان، روند پیشرفت از مواد اولیه شیمیایی به چرخه‌های پیچیده متابولیسم و تولید مثل سلولی که زندگی را تعریف می‌کند، نه تنها به یک شروع ساده بلکه به تکرار نیز نیاز دارد.

بتول کاچار، اختر زیست شناس تحت حمایت ناسا و پروفسور باکتری شناسی UW-Madison می‌گوید: منشأ حیات واقعاً یک فرآیند از هیچ است. اما این امر نمی‌تواند فقط یک بار اتفاق بیفتد.

واکنش‌های شیمیایی که مولکول‌هایی تولید می‌کنند که واکنش‌های مشابه را تشویق می‌کنند تا دوباره و دوباره تکرار شوند، واکنش‌های اتوکاتالیستی نامیده می‌شوند. در یک مطالعه جدید منتشر شده در مجله انجمن شیمی آمریکا، ژن پنگ، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه اتوکاتالیز کاچار و همکارانش 270 ترکیب مولکول – شامل اتم‌ها از همه گروه‌ها و سری‌ها در جدول تناوبی – با پتانسیل پایداری را گردآوری کردند.

کاچار می گوید: «تصور می شد که این نوع واکنشها بسیار نادر است. ما نشان می‌دهیم که در واقع نادر نیست.

محققان جست و جوی خود را بر آنچه متمرکز کردند که واکنشهای تناسبی نامیده می‌شود. در این واکنشها، دو جسمی ترکیب می‌شوند که شامل یک عنصر با تعداد الکترون‌های متفاوت یا حالت‌های واکنشی متفاوت هستند و ترکیب جدیدی را ایجاد می‌کنند که در آن عنصر در وسط حالت‌های واکنش آغازین قرار می‌گیرد.

زک آدام، یکی از نویسندگان این مطالعه و یک زمین‌شناس UW-Madison که در حال مطالعه منشأ واکنش است، می‌گوید: برای اینکه خودکاتالیستی باشد، نتیجه واکنش نیز باید مواد اولیه را برای واکنش دوباره ایجاد کند، بنابراین خروجی به ورودی جدیدی حیات بر روی زمین تبدیل می‌شود. واکنش‌های تناسبی منجر به کپی‌های متعدد از برخی از مولکول‌های درگیر می‌شود که موادی را برای مراحل بعدی خودکاتالیز فراهم می‌کند.

آدام می‌گوید: «اگر این شرایط مناسب باشد، می‌توانید با نسبتاً کمی از این خروجی‌ها شروع کنید. “هر بار که چرخه را تغییر می‌دهید، حداقل یک خروجی اضافی را بیرون می‌آورید که واکنش را سرعت می‌بخشد و باعث می‌شود حتی سریعتر اتفاق بیفتد.”

اتوکاتالیز مانند جمعیت رو به رشد خرگوش است. جفت خرگوش، خرگوش‌های جدید تولید می‌کنند و سپس خرگوش‌های جدید بزرگ می‌شوند تا  جفت خود را بیابند و خرگوش‌های بیشتری بسازند. نیازی به تعداد زیادی خرگوش نیست تا بزودی خرگوش های بیشتری داشته باشیم.

با این حال، جستجو برای حیات در جهان، احتمالاً یک استراتژی برنده نیست. در عوض، کاچار امیدوار است شیمیدانان ایده‌هایی را از فهرست دستورالعمل‌های مطالعه جدید بیرون بیاورند و آن‌ها را در قابلمه‌ها و تابه‌هایی آزمایش کنند که آشپزخانه‌های فرازمینی را شبیه‌سازی می‌کنند.

کاچار می‌گوید: “ما هرگز به طور قطع نمی‌دانیم که دقیقاً چه اتفاقی در این سیاره برای ایجاد حیات افتاده است. ما ماشین زمان نداریم.” اما، در یک لوله آزمایش، ما می‌توانیم شرایط سیاره‌ای متعددی ایجاد کنیم تا درک کنیم که چگونه پویایی حفظ حیات در وهله اول می‌تواند تکامل یابد.

کاچار رهبری کنسرسیومی به نام MUSE با پشتیبانی ناسا را برای استفاده از فلزات و انتخاب در سراسر اعصار دارد. آزمایشگاه او روی واکنش‌هایی از جمله عناصر مولیبدن و آهن تمرکز خواهد کرد و او از دیدن آنچه هیجان‌زده است که دیگران از عجیبترین و غیرمعمولترین بخش‌های کتاب دستور پخت جدید می‌پزند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

New recipes for origin of life may point way to distant, inhabited planets

by Chris Barncard, University of Wisconsin-Madison

SEPTEMBER 19, 2023

https://phys.org/news/2023-09-recipes-life-distant-inhabited-planets.html