آیا حیات بر روی خشکی شروع شده نه دریا؟
- مجموعه: آیا می دانید ؟
تارا جاکیک دانشجوی دکتری دانشگاه نیو ساوت ولز سیدنی به مدت سه سال منطقه‌ی پیلبارا در غرب استرالیا را به دنبال نشانه‌هایی از نحوه‌ی تولید استرومااتولیت‌ها که در دهه‌ی ۱۹۷۰ در آنجا کشف شد، کاوش کرده است.
تصویری از استرومااتولیت ها
استرومااتولیت ها ساختارهای معدنی چندلایه و گردی می‌باشند که می‌توانند از سایز یک توپ گلف تا بالن‌ها هواشناسی متغییر باشند. این ساختارها قدیمی‌ترین شواهد مبنی بر وجود ارگانیسم‌های زنده بر روی زمین حدود ۳٫۵ میلیارد سال پیش می‌باشند. دانشمندانی که معتقدند حیات از اقیانوس‌ها آغاز شده است فکر می‌کنند این ساختارهای معدنی همچون استرومااتولیت‌های مناطق ثبت شده در میراث جهانی در خلیج کوسه که به اندازه‌ی دو روز با ماشین از پیلبارا فاصله دارد، در آبهای کم عمق و نمکی شکل گرفته‌اند.
اما آنچه “جاکیک” در میان گرمای خفه‌کننده و سنگ های خون-سرخ منطقه کشف کرد مبنی بر این بود که این استرومااتولیت‌ها در آب شور شکل نگرفته‌اند بلکه در شرایطی مشابه با چشمه‌های آب گرم یلواستون تشکیل شده‌اند. بر اساس این نتایج زمان ِ تشکیل حیات میکروبی بر روی زمین ۵۸۰ میلیون سال زودتر از آنچه قبلا تصور می شد، است. همچنین این تحقیقات فرضیه‌ی اخترزیست شناسانی به نام دیوید دیمر و بروس دمر از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز را قوت بخشید. آنها زمانی ادعا کرده بودند حیات از خشکی آغاز شده است نه از دریا.
اکتشافات “جاکیک” با همکاری تیمی از دانشگاه سانتا کروز و مارتین ون کراندونک، مدیر مرکز اخترزیست‌شناسی استرالیا انجام شد. دیمر که همراه با جاکیک منطقه را کاوش کردند، دامر و کراندونک در سال ۲۰۱۵ اعلام کردند: « بر اساس آنچه جاکیک کشف کرده است قدیمی‌ترین فسیل‌های حیات بر روی زمین در آب شیرین بوده‌اند. و حیات از محیطی دارای آب شیرین آغاز شده است.» مدل آغاز حیات بر روی زمین به جای دریا نه تنها تصورات ما از منشا حیات را تغییر می‌دهد، بلکه تصور ما از خودمان را نیز تغییر می‌دهد.
شرایط مناسب برای حیات
برای ۴ دهه و از زمانی که “وسل آلوین” کشف کرد که دریچه های هیدروترمال اعماق دریا محل سکونت نوع خاصی از باکتری‌ها و کرم ها می باشند، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که دریچه‌هایی که گاز و مواد معدنی را پمپاژ می کنند تمام آن چیزی می باشد که برای پیدایش حیات لازم است. اما دیمر که خود را دانشمند می داند و بازی با ایده های جدید را بسیار دوست دارد گمان می کرد این ایده کاستی هایی دارد. به طور مثال مولکول های ضروری برای پیدایش حیات به سرعت در اقیانوس پخش می‌شوند و آب شور دریاها مانع برخی پروسه‌های مورد نیاز پیدایش حیات می شود.
دریچه‌هایی که گاز و مواد معدنی را پمپاژ می کنند تمام چیزی است که برای پیدایش حیات لازم است
“دیمر” اوایل کار خود را به مطالعه‌ی بیوفیزیک غشای تشکیل شده از مولکول‌های صابون مانند که مرز میکروسکوپی تمام سلول‌های زنده را شکل می‌دهد، مشغول شد. او با بررسی یک تکه از شهاب سنگ مارکیسون که در سال ۱۹۶۹ در استرالیا به زمین خورده بود متوجه شد که این سنگ فضایی نیز شامل مولکول‌های صابون مانند با قدمت ۵ میلیارد سال است که قادر به تشکیل غشای پایدار بوده است. او پس از آن ثابت کرد که غشا به مولکول‌های کوچک کمک کرده تا به هم متصل شده و مولکول‌های بلندتری به نام پلیمرها را بسازند.
دیمر و همکارانش با بررسی آتشفشان ها از روسیه تا ایسلند و همچنین بیابان پیلبارا، فعالییت‌های آتشفشانی را زیر نظر گرفتند تا ایده‌ی فراهم بودن محیط مناسب برای پیدایش حیات در چشمه‌های آب گرم را بسنجند. دیمر حتی در آزمایشگاه خود در دانشگاه سانتا کروز یک ماشین ساخت تا گرما، اسیدیته و چرخه های خشک و تر چشمه‌های آب گرم را شبیه سازی کند. دیمر می‌گوید:« به نظر من هر چند وقت یکبار باید به اندازه‌ی کافی شجاع بود تا ایده‌های جدید را امتحان کرد. اگرچه برخی از همکاران من گمان می‌کنند این کار احمقانه است اما در هر صورت این ریسکی است که باید بپذیرید.»
بازنگری جدول زمانی
به نظر ِ دیمر زمین در گذشته دارای یک اقیانوس عظیم بوده است که در آن آتشفشان ها و تکه‌هایی از خشکی قرار داشته است. باران بر روی خشکی باریده و حوضچه هایی از آب شیرین ایجاده می کرده که توسط انرژی زمین گرمایی گرم شده و سپس از طریق روان آب ها دوباره سرد می شده است. برخی از اصلی ترین مولفه‌های حیات که در حین شکل گیری منظومه‌ی شمسی شکل گرفته اند بر روی زمین و در این حوضچه ها سقوط کرده و سبب پیدایش ترکیبات آلی پیچیده شده اند.
به نظر داروین حیات در یک حوضچه‌ی کوچک گرم شکل گرفته است
با بالا و پایین رفتن سطح آب، حوضچه‌ها نیز در دوره‌های خشکی و تری قرار می‌گرفتند. در طول این دوره‌ها غشای لیپید ابتدا به کنار هم قرار گرفتن ترکیبات آلی و تبدیل شدن به پلیمر کمک کرده و سپس ترکیباتی که شامل مجموعه‌های مختلفی از این پلیمرها بودند را تشکیل داد. غشا همچون انکوباتور برای فعل و انفعالات حیات عمل کرده است.
دیمر و تیمش معتقدند حیات اولیه از تولید طبیعی تعداد بسیار زیادی از این غشاها به نام پروتوسل نشات گرفته است. اگرچه بحث در مورد اینکه حیات ابتدا بر روی زمین آغاز شده یا دریا همچنان ادامه دارد اما کشف فسیل‌های میکروبی بسیار قدیمی در مکانی همچون پیلبارا نشان می‌دهند که این نواحی زمین گرمایی که پر از انرژی و مواد معدنی مورد نیاز برای حیات می‌باشند بسیار پیش‌تر از آنچه تصور می شد محل زندگی میکروارگانیسم‌ها بوده است.
جست وجو به دنبال حیات بر روی سیارات دیگر
بر اساس گفته‌های دیمر و همکارانش این اکتشاف و مدل چشمه‌ی آب گرم آنها نتایجی در جستوجو به دنبال حیات در سیارات دیگر دارد. اگر حیات ابتدا بر روی زمین شکل گرفته است بنابراین مریخ که دارای نشانه‌هایی از چشمه های آب گرم ۳٫۶۵ میلیارد ساله مشابه با پیلابارا می باشد مکانی مناسب برای جستوجو به دنبال حیات است.
برای دیمر این فرضیه به معنای دیگری نیز می‌باشد. او می‌گوید بر اساس این مدل داستان حیات در واقع داستان تک سلول‌هایی که با هم رقابت کرده‌اند نیست. بلکه چشم‌انداز دیگری از داستان آغاز حیات می‌تواند داستان پیش سلول هایی باشد که از طریق همکاری و اشتراک گذاری نوآوری‌ها قادر به ادامه‌ی حیات بوده‌اند. او می‌گوید: « و این می‌تواند تغییری اساسی در نحوه‌ی نگرش و تفکر ما در مورد جهان، خودمان و آینده ایجاد کند. همچنان که رقابت سبب پیشرفت است همکاری نیز لازمه‌ی آن است.»
دیمر بر روی صندلی خود در دانشگاه سانتا کروز نشسته و هنگامی که در مورد نامه‌ی داروین در سال ۱۸۷۱ به یکی از دوستانش با ما حرف می زند لبخندی بر روی لبانش است. داروین در این نامه به دوستش می‌گوید به نظر او حیات در یک حوضچه‌ی کوچک گرم شکل گرفته است. « این دو خیلی با هم تفاوت ندارند به جز اینکه ما نام آن را گودال های کوچک گرم گذاشته ایم.»
منبع: sciencedaily.com - bigbangpage.com
ترجمه: معصومه رحیمی
