Science · · 3 min read
قد يكون الريبوز قد ساعد في إبقاء كيمياء البورون اللازمة للحياة حيّة
تشير دراسة إلى أن سكراً حملته النيازك ربما حمى نفسه، في الوقت الذي غيّر فيه المياه الغنية بالمعادن حيث ظهرت الحياة المبكرة.
قد يكون سكر عُثر عليه في النيازك قد أدّى دوراً مزدوجاً في الكيمياء التي سبقت ظهور الحياة على الأرض، وفقاً لتقرير نشرته Nautilus عن دراسة نُشرت في Scientific Reports.
تبحث الدراسة في الريبوز، وهو سكر هش يشكّل جزءاً من الحمض النووي الريبي (RNA). ويكتسب RNA أهمية لدى الكائنات الحية لأنه يساعد على تخزين المعلومات الجينية واستخدامها، ويعتقد كثير من العلماء أنه شارك في المراحل الأولى من ظهور الحياة. وتكمن المشكلة في أن الريبوز يتحلل بسهولة، ولا سيما عند تسخينه، ما يجعل من الصعب تفسير كيفية بقاء كمية كافية منه في البيئات القاسية للأرض الفتية.
وتقترح الدراسة أن الريبوز ربما ساعد بنفسه في حل هذه المشكلة. فعندما يتفاعل الريبوز مع البورات، وهو مركّب يحتوي على البورون والأكسجين والهيدروجين، يمكن للبورات أن تحمي السكر من التحلل الكيميائي. وتشير النتائج الجديدة إلى أن العلاقة عملت أيضاً في الاتجاه المعاكس: فقد شجّع الريبوز معادن البورات على الذوبان، تاركاً مزيداً من البورون في المياه المحيطة.
مكوّن هش في خليط كيميائي قديم
غالباً ما يعيد العلماء الذين يدرسون بدايات الحياة تكوين تفاعلات محتملة للأرض المبكرة في المختبر. ويمكن لهذه التجارب أن تكشف كيفية تصرف المواد الكيميائية الفردية، لكن المكوّنات المنقّاة والظروف المضبوطة بعناية قد لا تجسّد التفاعلات المعقدة الموجودة في البيئات الطبيعية.
لذلك استخدم الباحثون معادن فعلية، من بينها قشور بورات جُمعت من ينابيع حارة في بوغا بمنطقة الهيمالايا في الهند. ويحتوي الموقع على كمية كافية من البورون بحيث تُصدر رواسب ملح البورات قرقعة تحت أقدام الزوار. ومع ذلك، لا تحتوي هذه المياه الغنية بالبورون على نحو استثنائي إلا على جزء صغير من التركيز المستخدم في بعض التجارب المختبرية.
ويكتسب هذا الفرق أهمية لأن المعادن الحاملة للبورون تذوب عموماً بصعوبة. إذ يصبح جزء كبير من العنصر مكوّناً لبلورات صلبة بدلاً من بقائه في الماء، حيث يمكن أن يشارك في التفاعلات. ووجدت التجارب التي وصفتها Nautilus أن الريبوز يمكن أن يتداخل مع تشكّل تلك الحبيبات الصلبة ويساعد معادن البورات على الذوبان. ونتيجة لذلك، تبقى كمية أكبر من البورون متاحة في المحلول، في حين تساعد البورات الذائبة على الحفاظ على الريبوز.
وينشئ ذلك حلقة تغذية راجعة محتملة. فمركّب معدني يحمي جزيئاً عضوياً أساسياً، ويساعد ذلك الجزيء بدوره على إبقاء المركّب المعدني في صورة مفيدة كيميائياً. وربما جعلت هذه العملية الظروف أكثر ملاءمة للتفاعلات المتزايدة التعقيد اللازمة قبل ظهور علم الأحياء.
النيازك والينابيع الحارة والأرض المبكرة
كانت الأرض قبل نحو أربعة مليارات سنة مختلفة عن كوكبنا الحالي. فقد كان غلافها الجوي يحتوي على قدر قليل من الأكسجين، وكان النشاط البركاني أشد، كما كان سطحها يضم مناطق بركانية متناثرة ومحيطات غنية بالحديد. وكانت النيازك القادمة من النظام الشمسي الفتي تضرب اليابسة بوتيرة متكررة أيضاً، حاملةً الماء ومركّبات تحتوي على الكربون.
وتفيد Nautilus بتقدير مفاده أن نحو مليون طن من الكربون ربما وصل كل عام خلال هذه الفترة. وتقدّم نيزك مورشيسون، الذي سقط في فيكتوريا عام 1969، عيّنة من أنواع المواد التي ربما وصلت إلى الأرض. وقد عثر العلماء فيه على الريبوز وسكريات أخرى، في حين لاحظ الأشخاص الذين جمعوا قطعاً منه بعد سقوطه رائحة قوية تشبه الكيروسين صادرة عن محتوياته الغنية بالكربون.
وبعد وصول هذه المركّبات، ربما تراكمت في أماكن تجاوز فيها معدل وصولها معدل تدميرها. فعلى سبيل المثال، كان يمكن للبحيرات والبرك الضحلة أن تركّز المواد مع تبخر الماء. وربما وفّرت هذه البيئات الخلطات الكيميائية التي تفاعلت فيها المعادن والماء والمركّبات العضوية على مدى فترات طويلة.
وركزت دراسات أصل الحياة تقليدياً على الطريقة التي ربما ساعدت بها المعادن الكيمياء العضوية على أن تصبح أكثر تعقيداً. أما العمل الجديد فيعكس العلاقة أيضاً، متسائلاً عن كيفية تأثير الجزيئات العضوية في المعادن المحيطة بها.
الكيمياء قبل علم الأحياء
إذا كان الريبوز والمركّبات المرتبطة به قد أبقيا مزيداً من البورون مذاباً، فربما أثّرا أيضاً في أنواع المعادن التي تشكّلت على سطح الأرض المبكرة. وكان الريبوز على الأرجح نادراً، لكن إيثيلين غليكول وغليسرول يمكنهما أيضاً الارتباط بالبورات. ولا تزال آثار هذه المركّبات في الرواسب المعدنية الطبيعية بحاجة إلى اختبار.
ويقترح الباحثون أن التداعيات قد تمتد إلى ما هو أبعد من البورون. فالجزيئات المحتوية على الكربون يمكن أن تتفاعل مع معادن تتضمن عناصر أكثر وفرة، منها السيليكا والكالسيوم. وإذا كان الأمر كذلك، فقد تكون الخلطات الكيميائية التي حملتها النيازك أو أنتجتها الأرض قد أثّرت في تشكّل الصخور والرواسب المعدنية قبل وجود الكائنات الحية.
وتعيد الكائنات الحديثة تشكيل الجيولوجيا بصورة ظاهرة، إذ تنتج الأصداف والهياكل المرجانية من خلال التمعدن الحيوي. وتطرح الدراسة احتمال أن تكون المركّبات الكربونية غير الحية قد بدأت التأثير في تشكّل المعادن في وقت أبكر بكثير، خلال الانتقال من الجيوكيمياء إلى علم الأحياء.
ولا يزال من غير المعروف ما إذا كانت تلك التفاعلات قد غيّرت مناظر طبيعية بأكملها. لكن دراستها قد تجعل النماذج المختبرية لأصول الحياة أكثر واقعية، وتساعد العلماء على تقييم البيئات في العوالم الأخرى التي قد تدعم نشوء الحياة.