هل آتت الخلية الاولى من المريخ؟
26-04-2016, 06:55 PM
هل آتت الخلية الاولى من المريخ؟
نظريتان رئيسيتان حول مكان نشوء الخلية الاولى، الاول ان الخلية الاولى نشأت في قعر البحار حول المنابع الحارة، الذي يمكن القراءة عنه في موضوع: هل نشأت الحياة في أعماق البحار؟ والثاني ان الخلية الاولى تشكلت على المريخ وجاءت الى الارض في باطن النيازك. النظرية الثانية هذه هي التي تعرضنا لها في السابق وسنتعرض لها الان.
على مدى ثلاثة ايام قام البيلوجي جاميس ستيفانسون (James Stephenson), من معهد بيلوجيا الفضاء في هاواي، العائد لناسا، بإجراء تجارب متتالية على قطع لنيزك من المريخ (Martian meteorite) عُثر عليه في القطب الجنوبي. كان الباحثون يسعون لمعرفة مقدار احتواء النيزك على عنصر البورون. في خلال الايام الثلاثة لم يُعثر على اي بورون ولكن في اليوم الرابع عُثر على كمية كبيرة. هذا الاكتشاف أعاد للحياة النظرية التي تقول ان الحياة جاءت من المريخ.
العثور على البورون في اتحاد مع الاوكسجين في نيزك يعتبر غاية في الاثارة من حيث ان البيلوجيين يعتبرون ان وجود البورون امر لامفر منه لنشوء احجار الحياة الاولى كعامل دعم استقرار ، مثلا عند نشوء الاحماض الامينية.
قبل 3,8 مليار سنة كانت الظروف على الارض لاتسمح بنشوء اوكسيدات البورون. لهذا السبب لابد انهم جاءوا الى الارض من خارجها.
في ذلك الوقت كان جو الارض يتكون من الامونياك وليس فيه اي اثر للاوكسجين. كان جو الارض يقتل اي نوع من انواع الحياة في ذات الوقت الذي كانت فيه النيازك تهطل في البحر الخالي من الحياة. في البحر المبكر كانت المادة الغذائية الرئيسية تتكون من الميتان وكبريتيد الهيدروجين والتي كانت تخرج من باطن الارض.
الاتحادات العضوية التي كانت تحدث عشوائيا مشكلة اتحادات اكثر تعقيدا كانت تفتقد للحماية ولذلك كانت تتحطم روابطها على الدوام. من اجل نشوء الحياة تحتاج المركبات العضوية الى غلاف من الاحماض الدهنية يحميها من البيئة القاسية. الاحماض الدهنية كانت تتكون مشكلة كتلة كروية سابحة في الماء تماما كقطرات الزيوت المخلوطة في الماء. مثل هذه البيئة الحامية لاغنى عنها للسماح للسلاسل البيبتدية بالتعاون مع بعضها عوضا عن السباحة بلا هدف في البحر الهائل. غير ان المعضلة هو كيف، من الناحية النظرية، سيتكون الحمض النووي الاول في هذه البيئة الغير مواتية.
الحمض النووي هو اساس لنشوء الحياة. ينطلق العلماء من حمض ر ن آ هو الذي نشأ اولا ، لكونه بسيط وقادر على انتاج تفاعلات كيميائية. ر ن آ يتألف من ثلاثة اجزاء: ريبوس وفوسفات والاسس النيكلوبيدية. الريبوس عبارة عن تكوين حلقي وصعب انتاجه كيميائيا. ولانتاج الريبوز لابد من وجود مادة اوكسيد الروبون واوكسيد الموليبدين. بدون مساعدة من هذين المركبين ينتهي التفاعل الكيميائي الى نشوء مايشبه الاسفلت عوضا عن الحمض الوراثي.
عام 2010 جرى العثور على نيزك ظهر من ، التحليل الى أنه من المريخ. الباحث ستيفان بينير (Steven Benner) ، من معهد ويستهيمير للعلوم والتكنولوجيا في فلوريدا، (westheimer institut) ، كان قد نشر مقال وصف فيه كيفية نشوء الريبوز في ال ر ن آ من اساسه. على خلفية هذا المقال يظهر بوضوح ان ال ر ن آ يمكن انتاجه في المختبر بمساعدة اوكسيد البورون. لذلك، فنشوء ال ر ن آ في الطبيعة يفترض وجود اوكسيد البورون ايضا. لذلك فكر ستيفانسون بالبحث عن آثار للبورون في النيزك المريخي.
ليس البورون وحده الذي يقوي احتمال قدوم الحياة من المريخ. العنصر موليبدنوم (Mo) ، من الناحية الكيميائية، غاية في الاهمية في الخطوة الاخيرة لنشوء الريبوز وبالتالي ال ر ن آ. ونعلم ان اوكسيد الموليبدنوم يوجد فقط في الاماكن الغاية في الجفاف في حين ان الارض كانت مغطاة بالماء عند نشوء الحياة. في ذات الوقت كان المريخ ممتلئ بالاماكن الجافة، ولذلك فالارجح ان عنصر الموليبيدنوم جاء من المريخ.
ال ر ن آ لا يمكن ان ينشأ في البحر المفتوح لانعدام احتمالية تلاقي مكوناته في حين ان الوضع مختلف على المريخ ، فالماء الذي كان يتبخر ويغادر جو المريخ استمرت بقاياه موجودة في احواض صغيرة بما يسمح بزيادة كثافة مكونات ال ر ن آ وبالتالي احتمالية تفاعلها. لكل هذه العوامل يعتقد ستيفان بينير ان الحياة جاءت من المريخ.
في المختبر يحاول العلماء اعادة خلق ظروف الارض الاولى لرؤية مدى مصداقية إمكانية نشوء الحياة من ذاتها. احدى فرق الابحاث بقيادة جاك سوذوستاك (Jak Szostak) بيو كيميائي من معهد هاورد هيوغس الطبي في مشفى ماساشويست، بوسطن ، الولايات المتحدة الامريكية. لقد جرب خلق الخلية الاولى في ابسط اشكالها من خلال خلط شوربة من الاحماض الدهنية، و ر ن آ ، وبقية احجار البناء. في بعض احواض هذه الشوربة اشتبكت سلسلة من ر ن آ مع بقعة دهنية ومع بعض اخذوا بنية نمطية لوحيدة خلية كلاسيكية. الخطوة الثانية هو مراقبة فيما اذا كانت هذه الخلية قادرة على التكاثر الذاتي، من حيث ان التكاثر الذاتي والقدرة على النمو وتأمين الطاقة هي مقومات الخلية الحية.
وبالفعل ظهر ان الخلية تقوم بإستنساخ الحمض الجيني على الرغم افتقاد البروتينات التي تميز عملية الاستنساخ في الخلية اليوم. والملاحظ ان احجار البناء في ال ر ن آ قادرة على عبور جدار الخلية وهي خطوة حاسمة من اجل استمرار عملية الاستنساخ.
وعند اضافة المزيد من انواع الاحماض الدهنية نجد ان الخلية تكبر وفي النهاية تنقسم. وقام الباحثون بأجراء ذات العملية على ال د ن آ ليظهر ان ال د ن آ، تماما مثل ال ر ن آ، قادر على استنساخ نفسه. ويبقى ان هذه الخلايا لاتفي بجميع الشروط لوصفها بأنها خلايا حية. مثلا هذه الخلايا غير قادرة على تأمين الطاقة مثلا من خلال تنفس الكبريت. غير ان التجربة برهنت على سعي كيميائي في المكونات على التعانق مع بعض لخلق خلية تحمي المكونات من البيئة الخارجية. ومن حيث ان الباحثون هم الذين اضافوا المكونات الى الشوربة، فأن التجربة لاتجيب على سؤال: من اين جاءت المكونات الاولى.
بعض العلماء على قناعة تامة ان اوكسيد البورنيد القادم من المريخ هو السر وراء نشوء الحياة على الارض في حين ان اخرون يعتقدون ان سلسلة الحمض النووي برمته جاءت من المريخ.
قسم ثالث من العلماء يعتقد ان الحياة جاءت على شكل بكتريا من كوكب اخر، وان هذه البكتريا تبدأ بالتطور اذا كانت الظروف مناسبة على الكوكب الجديد. لهذا السبب جرى اجراء تجارب لمعرفة مدى قدرة هذه الكائنات الصغيرة على تحمل ظروف الانتقال بين الكواكب. احدى هذه التجارب قام بها طلبة من روسيا والمانيا وانكلترا. لقد وضعوا ابواغ البكتريا واشنيات الخضراء-الزرقاء بين طبقات حجر تشبه النيازك القادمة من المريخ وعرضوهم الى ضغوطات هائلة تعادل الضغط الذي يتشكل عند اصطدام النيزك بالارض. النتائج كانت باهرة. الابواغ والاشنيات استطاعت ان تنمو وتعيش كالعادة.
اذا كانت الحياة قد وجدت في المريخ فلابد ان بالامكان العثور على آثارها اليوم. وإذا مجح العلماء في ذلك سيتقدم علم الحياة خطوة هامة للامام. غير ان العلماء متفقون ع لى شئ واحد على اية حال: الحياة ظهرت لمرة واحدة وبالتالي فجميع اشكال الحياة على الارض انحدرت من مصدر واحد قبل 3,5-3,8 مليار سنة. غير ان الامر احتاج الى مليارين من السنوات حتى تفرعت الحياة من خلية واحدة، بكتريا واشنيات، الى كائنات متعددة الخلايا.
في البدء اعتقد العلماء ان الحياة نشأت على الارض في الظروف المكشوفة. من اجل التحقق من هذه الفرضية قام الكيميائيين الامريكيين هارولد اوري وستانلي ميللر (Harold Urey & Stanley Miller) بتجارب شهيرة اعوام الخمسينات بخلق ظروف مشابهة لظروف الارض الاولى. كان الغرض من التجارب معرفة اي من المركبات العضوية المعقدة ستتشكل في الجو. وضعوا خليطة من الميثان والامونياك والهيدروجين وبخار الماء بمقادير معينة واثروا ع ليهم بصواعق كهربائية. بالتحليل ظهر نشوء مركبات سكرية بسيطة وأكثر من ع شرين حامض اميني، والتي تشكل احجار اساسية لبناء البروتين مثلا. غير انه لم يتشكل سلاسل سكرية معقدة كالحمض الوراثي. بنتيجة ذلك نجحوا في البرهنة على ان الجو المبكر انتج اجزاء هامة من احجار الحياة، ولكن ليس الحياة نفسها.
على مدى ثلاثة ايام قام البيلوجي جاميس ستيفانسون (James Stephenson), من معهد بيلوجيا الفضاء في هاواي، العائد لناسا، بإجراء تجارب متتالية على قطع لنيزك من المريخ (Martian meteorite) عُثر عليه في القطب الجنوبي. كان الباحثون يسعون لمعرفة مقدار احتواء النيزك على عنصر البورون. في خلال الايام الثلاثة لم يُعثر على اي بورون ولكن في اليوم الرابع عُثر على كمية كبيرة. هذا الاكتشاف أعاد للحياة النظرية التي تقول ان الحياة جاءت من المريخ.
العثور على البورون في اتحاد مع الاوكسجين في نيزك يعتبر غاية في الاثارة من حيث ان البيلوجيين يعتبرون ان وجود البورون امر لامفر منه لنشوء احجار الحياة الاولى كعامل دعم استقرار ، مثلا عند نشوء الاحماض الامينية.
قبل 3,8 مليار سنة كانت الظروف على الارض لاتسمح بنشوء اوكسيدات البورون. لهذا السبب لابد انهم جاءوا الى الارض من خارجها.
في ذلك الوقت كان جو الارض يتكون من الامونياك وليس فيه اي اثر للاوكسجين. كان جو الارض يقتل اي نوع من انواع الحياة في ذات الوقت الذي كانت فيه النيازك تهطل في البحر الخالي من الحياة. في البحر المبكر كانت المادة الغذائية الرئيسية تتكون من الميتان وكبريتيد الهيدروجين والتي كانت تخرج من باطن الارض.
الاتحادات العضوية التي كانت تحدث عشوائيا مشكلة اتحادات اكثر تعقيدا كانت تفتقد للحماية ولذلك كانت تتحطم روابطها على الدوام. من اجل نشوء الحياة تحتاج المركبات العضوية الى غلاف من الاحماض الدهنية يحميها من البيئة القاسية. الاحماض الدهنية كانت تتكون مشكلة كتلة كروية سابحة في الماء تماما كقطرات الزيوت المخلوطة في الماء. مثل هذه البيئة الحامية لاغنى عنها للسماح للسلاسل البيبتدية بالتعاون مع بعضها عوضا عن السباحة بلا هدف في البحر الهائل. غير ان المعضلة هو كيف، من الناحية النظرية، سيتكون الحمض النووي الاول في هذه البيئة الغير مواتية.
الحمض النووي هو اساس لنشوء الحياة. ينطلق العلماء من حمض ر ن آ هو الذي نشأ اولا ، لكونه بسيط وقادر على انتاج تفاعلات كيميائية. ر ن آ يتألف من ثلاثة اجزاء: ريبوس وفوسفات والاسس النيكلوبيدية. الريبوس عبارة عن تكوين حلقي وصعب انتاجه كيميائيا. ولانتاج الريبوز لابد من وجود مادة اوكسيد الروبون واوكسيد الموليبدين. بدون مساعدة من هذين المركبين ينتهي التفاعل الكيميائي الى نشوء مايشبه الاسفلت عوضا عن الحمض الوراثي.
عام 2010 جرى العثور على نيزك ظهر من ، التحليل الى أنه من المريخ. الباحث ستيفان بينير (Steven Benner) ، من معهد ويستهيمير للعلوم والتكنولوجيا في فلوريدا، (westheimer institut) ، كان قد نشر مقال وصف فيه كيفية نشوء الريبوز في ال ر ن آ من اساسه. على خلفية هذا المقال يظهر بوضوح ان ال ر ن آ يمكن انتاجه في المختبر بمساعدة اوكسيد البورون. لذلك، فنشوء ال ر ن آ في الطبيعة يفترض وجود اوكسيد البورون ايضا. لذلك فكر ستيفانسون بالبحث عن آثار للبورون في النيزك المريخي.
ليس البورون وحده الذي يقوي احتمال قدوم الحياة من المريخ. العنصر موليبدنوم (Mo) ، من الناحية الكيميائية، غاية في الاهمية في الخطوة الاخيرة لنشوء الريبوز وبالتالي ال ر ن آ. ونعلم ان اوكسيد الموليبدنوم يوجد فقط في الاماكن الغاية في الجفاف في حين ان الارض كانت مغطاة بالماء عند نشوء الحياة. في ذات الوقت كان المريخ ممتلئ بالاماكن الجافة، ولذلك فالارجح ان عنصر الموليبيدنوم جاء من المريخ.
ال ر ن آ لا يمكن ان ينشأ في البحر المفتوح لانعدام احتمالية تلاقي مكوناته في حين ان الوضع مختلف على المريخ ، فالماء الذي كان يتبخر ويغادر جو المريخ استمرت بقاياه موجودة في احواض صغيرة بما يسمح بزيادة كثافة مكونات ال ر ن آ وبالتالي احتمالية تفاعلها. لكل هذه العوامل يعتقد ستيفان بينير ان الحياة جاءت من المريخ.
في المختبر يحاول العلماء اعادة خلق ظروف الارض الاولى لرؤية مدى مصداقية إمكانية نشوء الحياة من ذاتها. احدى فرق الابحاث بقيادة جاك سوذوستاك (Jak Szostak) بيو كيميائي من معهد هاورد هيوغس الطبي في مشفى ماساشويست، بوسطن ، الولايات المتحدة الامريكية. لقد جرب خلق الخلية الاولى في ابسط اشكالها من خلال خلط شوربة من الاحماض الدهنية، و ر ن آ ، وبقية احجار البناء. في بعض احواض هذه الشوربة اشتبكت سلسلة من ر ن آ مع بقعة دهنية ومع بعض اخذوا بنية نمطية لوحيدة خلية كلاسيكية. الخطوة الثانية هو مراقبة فيما اذا كانت هذه الخلية قادرة على التكاثر الذاتي، من حيث ان التكاثر الذاتي والقدرة على النمو وتأمين الطاقة هي مقومات الخلية الحية.
وبالفعل ظهر ان الخلية تقوم بإستنساخ الحمض الجيني على الرغم افتقاد البروتينات التي تميز عملية الاستنساخ في الخلية اليوم. والملاحظ ان احجار البناء في ال ر ن آ قادرة على عبور جدار الخلية وهي خطوة حاسمة من اجل استمرار عملية الاستنساخ.
وعند اضافة المزيد من انواع الاحماض الدهنية نجد ان الخلية تكبر وفي النهاية تنقسم. وقام الباحثون بأجراء ذات العملية على ال د ن آ ليظهر ان ال د ن آ، تماما مثل ال ر ن آ، قادر على استنساخ نفسه. ويبقى ان هذه الخلايا لاتفي بجميع الشروط لوصفها بأنها خلايا حية. مثلا هذه الخلايا غير قادرة على تأمين الطاقة مثلا من خلال تنفس الكبريت. غير ان التجربة برهنت على سعي كيميائي في المكونات على التعانق مع بعض لخلق خلية تحمي المكونات من البيئة الخارجية. ومن حيث ان الباحثون هم الذين اضافوا المكونات الى الشوربة، فأن التجربة لاتجيب على سؤال: من اين جاءت المكونات الاولى.
بعض العلماء على قناعة تامة ان اوكسيد البورنيد القادم من المريخ هو السر وراء نشوء الحياة على الارض في حين ان اخرون يعتقدون ان سلسلة الحمض النووي برمته جاءت من المريخ.
قسم ثالث من العلماء يعتقد ان الحياة جاءت على شكل بكتريا من كوكب اخر، وان هذه البكتريا تبدأ بالتطور اذا كانت الظروف مناسبة على الكوكب الجديد. لهذا السبب جرى اجراء تجارب لمعرفة مدى قدرة هذه الكائنات الصغيرة على تحمل ظروف الانتقال بين الكواكب. احدى هذه التجارب قام بها طلبة من روسيا والمانيا وانكلترا. لقد وضعوا ابواغ البكتريا واشنيات الخضراء-الزرقاء بين طبقات حجر تشبه النيازك القادمة من المريخ وعرضوهم الى ضغوطات هائلة تعادل الضغط الذي يتشكل عند اصطدام النيزك بالارض. النتائج كانت باهرة. الابواغ والاشنيات استطاعت ان تنمو وتعيش كالعادة.
اذا كانت الحياة قد وجدت في المريخ فلابد ان بالامكان العثور على آثارها اليوم. وإذا مجح العلماء في ذلك سيتقدم علم الحياة خطوة هامة للامام. غير ان العلماء متفقون ع لى شئ واحد على اية حال: الحياة ظهرت لمرة واحدة وبالتالي فجميع اشكال الحياة على الارض انحدرت من مصدر واحد قبل 3,5-3,8 مليار سنة. غير ان الامر احتاج الى مليارين من السنوات حتى تفرعت الحياة من خلية واحدة، بكتريا واشنيات، الى كائنات متعددة الخلايا.
في البدء اعتقد العلماء ان الحياة نشأت على الارض في الظروف المكشوفة. من اجل التحقق من هذه الفرضية قام الكيميائيين الامريكيين هارولد اوري وستانلي ميللر (Harold Urey & Stanley Miller) بتجارب شهيرة اعوام الخمسينات بخلق ظروف مشابهة لظروف الارض الاولى. كان الغرض من التجارب معرفة اي من المركبات العضوية المعقدة ستتشكل في الجو. وضعوا خليطة من الميثان والامونياك والهيدروجين وبخار الماء بمقادير معينة واثروا ع ليهم بصواعق كهربائية. بالتحليل ظهر نشوء مركبات سكرية بسيطة وأكثر من ع شرين حامض اميني، والتي تشكل احجار اساسية لبناء البروتين مثلا. غير انه لم يتشكل سلاسل سكرية معقدة كالحمض الوراثي. بنتيجة ذلك نجحوا في البرهنة على ان الجو المبكر انتج اجزاء هامة من احجار الحياة، ولكن ليس الحياة نفسها.
من مواضيعي
0 التغذية: نصائح وحيل حول الأكل الصحي اهمالها قد يسبب لنا مشاكل صحية لا نعرف اين سببها؟
0 فوضى سينوفاك الصينية.. لقاح واحد و3 نتائج متضاربة
0 "نوع آخر مثير للقلق".. سلالات كورونا المتحورة تنتشر في 50 بلدا
0 إجراء تغييرات إيجابية: نصائح وحيل للتغذية السليمة ولتقوية الاعصاب
0 هل لديك وزن زائد؟ نستطيع مساعدتك
0 يؤثر نظامك الغذائي على صحتك: كيفية الحفاظ على التغذية الجيدة
0 فوضى سينوفاك الصينية.. لقاح واحد و3 نتائج متضاربة
0 "نوع آخر مثير للقلق".. سلالات كورونا المتحورة تنتشر في 50 بلدا
0 إجراء تغييرات إيجابية: نصائح وحيل للتغذية السليمة ولتقوية الاعصاب
0 هل لديك وزن زائد؟ نستطيع مساعدتك
0 يؤثر نظامك الغذائي على صحتك: كيفية الحفاظ على التغذية الجيدة
