میلیاردها سال پیش از شکل گیری حیات ، منظومه شمسی ما در یک ابر مولکولی بین‌ستاره‌ای ادغام شد، یک محیط متشکل از گاز و غبار در کنار هم قرار گرفتند و ستاره‌ها، شهاب سنگ ها و سیارات را تشکیل دادند و در نهایت، زمین به وجودآمد.
به گزارش تکناک، در امتداد آن جدول زمانی کیهانی، آمینو اسیدهایی که قبل از حیات وجود داشتند ظاهر شدند. این مولکول‌ها به هم متصل می‌شوند تا پروتئین‌های که تقریباً مسئول هر عملکرد بیولوژیکی هستند را تشکیل دهند. اما اینکه آن اسیدهای آمینه از کجا می آیند، یک راز ماندگار بوده است. آیا این بلوک های ساختمانی بیولوژیکی به نحوی از شرایط پیش زیستی زمین اولیه بوجود آمده اند، یا اینکه سیاره ما با این مواد از جای دیگری در جهان بذر پاشی شده است؟
برخی از ستاره شناسان فکر می کنند که منشا حیات باید در خارج از سیاره آغاز شده باشد، زیرا اسیدهای آمینه در شهاب سنگ ها، کپسول های زمان آسمانی متشکل از همان مواد اولیه ای که منظومه شمسی ما از آنها تشکیل شده است، کشف شده است. (شهاب سنگ قطعه‌ای از یک سیارک یا هر سنگ فضایی دیگری است که به زمین سقوط کرده است.) اما علیرغم تلاش‌های فراوان، دانشمندان نمی‌توانند دقیقاً چگونگی رسیدن این مولکول‌ها را مشخص کنند. مطالعات در آزمایشگاه نمی‌توانند آنچه در طبیعت یافت میشود را بازتولید کنند.
تیمی از محققان در آزمایشگاه یخ کیهانی ناسا برای بررسی این مغایرت، فعالیت‌های شیمیایی ابرهای مولکولی بین‌ستاره‌ای و سیارک‌ها، را برای تشکیل اسیدهای آمینه در دو مکان شناخته شده شبیه‌سازی کردند. درحالی که آنها این معما را حل نکردند، نتایجی که در اوایل ژانویه منتشر کردند نشان می دهد که اتفاق پیچیده ای برای چگونگی ایجاد و توزیع مواد یافت شده در شهاب سنگ ها در حال رخ دادن است.
دانا قاسم، اختر شیمی‌دان موسسه تحقیقاتی Southwest که این مطالعه را رهبری می‌کند، می‌گوید دانستن اینکه این اسیدهای آمینه از کجا می‌آیند می‌تواند چیزی در مورد امکان حیات در جای دیگری در کیهان بیان کند. اگر آنها از سیارک‌های منظومه شمسی خودمان آمده‌اند، ممکن است به این معنی باشد که این مواد منحصر به منطقه ما در جهان هستند. اما قاسم می‌گوید اگر آنها توسط ابر مولکولی ما متولد شده‌اند، این به ما می‌گوید که این ابر اساساً یک کیت منجمد آغازگر برای حیات دارد که در دیگر منظومه‌های خورشیدی و احتمالاً سیارات دیگر نیز توزیع شده است.
ساختن اسیدهای آمینه آسان است. مطالعات گذشته نشان داده‌اند که در شرایط مناسب، زمانی که پرتوهای کیهانی به یخ‌های بین‌ستاره‌ای می تابند و از فعل و انفعالات شیمیایی ترکیبات درون سیارک ها آنها شکل می گیرند. زنجیره های کوتاهی از اسیدهای آمینه حتی می توانند به طور خود به خود روی گرد و غبار ستاره ای ایجاد شوند. اما آزمایش‌های دیگر ثابت می‌کنند که این مولکول‌ها زمانی می‌توانستند در سیاره ما تولید شده باشند. یعنی داخل دریچه های هیدروترمال باستانی و عمیق دریا، یا زمانی که صاعقه به سوپ مولکولی ارگانیک زمین اولیه برخورد کرد.
جیسون دوورکین، اختر زیست شناس در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، می گوید، با این حال، این مولکول ها به خودی خود حیات نیستند، حتی زمانی که پروتئین ها را تشکیل می دهند. به عنوان مثال یک صفحه اتصال سیلیکونی به تنهایی یک رایانه نیست. این صفحه اتصال در صورتی که به روشی خاص سازماندهی شده باشد، به منبع تغذیه متصل باشد، و با نرم افزاری که به آن اجازه انجام کاری را می دهد کدگذاری شود کاربردی خواهد بود. به طور مشابه، بذرهای واقعی حیات باید قادر به انجام عملکردهای مشخصی مانند تولید انرژی، تکثیر و انتقال صفات به فرزندان باشند.
بنابراین، شناسایی منبع اسیدهای آمینه پری بیوتیک، اولین گام به سوی کشف فرآیندهایی است که زیست شناسی را آغاز می کنند. با این حال، تشخیص اینکه کدام یک از این مسیرها گرد و غبار ستاره‌ای یا سوپ اولیه، دریچه‌های زیر آب یا یخ‌های فضایی تابیده شده، به زندگی منجر می‌شوند، دشوار است. دورکین می گوید: دریافت آمینو اسیدها نسبتاً ساده است. اما دریافت آمینو اسیدهای مورد استفاده در زیست شناسی یک راز است.
نزدیک به صد نوع مختلف اسید آمینه در شهاب‌سنگ‌ها مشاهده شده است، اما تنها ده مورد از 20 موردی که برای حیات ضروری هستند، یافت شده است. آمینو اسیدهای بیولوژیکی نیز ویژگی خاصی دارند همه آنها ساختار “چپ دست” دارند، در حالی که فرآیندهای غیر زنده مولکول های چپ دست و راست دست را به یک اندازه ایجاد می کنند. دوورکین می‌گوید چندین شهاب‌سنگ کشف‌شده روی زمین دارای مقدار زیادی آمینو اسیدهای چپ‌دست هستند که تنها سیستم غیربیولوژیکی است که تاکنون با این عدم تعادل مشاهده شده است.
برای این آزمایش، تیم این نظریه را آزمایش کردند که اسیدهای آمینه ابتدا در ابرهای مولکولی بین ستاره‌ای ایجاد می‌شوند، سپس در داخل سیارک‌ها به زمین می‌روند.آنها تصمیم گرفتند شرایطی را که این مولکول ها در هر مرحله از سفر خود در معرض آن قرار می گرفتند، بازسازی کنند. اگر این فرآیند همان مجموعه ای از اسیدهای آمینه را تولید کند با همان نسبت ها که در شهاب سنگ های بازیابی شده وجود دارد، به اعتبار این نظریه کمک می کند.
محققان با ایجاد رایج ترین یخ های مولکولی موجود در ابرهای بین ستاره ای شامل آب، دی اکسید کربن، متانول و آمونیاک در یک محفظه خلاء شروع کردند. سپس آنها یخ ها را با پرتوی از پروتون های پر انرژی بمباران کردند و برخورد با پرتوهای کیهانی را در اعماق فضا تقلید کردند. یخ‌ها از هم جدا شدند و دوباره به مولکول‌های بزرگتر تبدیل شدند و در نهایت یک باقیمانده توده‌ای که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است تشکیل دادندیعنی تکه‌هایی از اسیدهای آمینه.
سپس، آنها فضای داخلی سیارک‌هایی را شبیه‌سازی کردند که حاوی آب مایع هستند و می‌توانند به طرز شگفت‌انگیزی گرم باشند (دمایی بین 50 تا 300 درجه سانتیگراد). آنها باقی مانده را در آب در دمای 50 و 125 درجه سانتیگراد برای مدت زمان های مختلف غوطه ور کردند. این باعث افزایش سطح برخی از اسیدهای آمینه شد، اما نه برخی دیگر. برای مثال مقدار گلیسین و سرین هر دو دو برابر شد و محتوای آلانین ثابت ماند. اما سطوح نسبی آنها قبل و بعد از فرورفتن تکه‌ها در شبیه‌سازی سیارک ثابت ماند. نتایج نشان داد همیشه گلیسین بیشتر از سرین و سرین بیشتر از آلانین وجود دارد.
قاسم می‌گوید این روند قابل توجه است، زیرا نشان می‌دهد که شرایط درون ابر بین‌ستاره‌ای تأثیر زیادی بر ترکیب اسیدهای آمینه درون سیارک داشته است. اما در نهایت، آزمایش آنها با همان مشکلی روبرو شد که سایر مطالعات آزمایشگاهی دارند.به عبارتی دیگر توزیع اسیدهای آمینه هنوز با آنچه در شهاب سنگ (meteorite : piece of solid matter from outer space that has hit the earth) های واقعی یافت می شود مطابقت نداشت. بارزترین تفاوت، بتا آلانین بیش از حد نسبت به آلفا آلانین در نمونه های آزمایشگاهی آنها بود. (در شهاب‌سنگ‌ها، این معمولاً برعکس اتفاق می‌افتد.) اگر دستورالعملی برای ایجاد پیش‌سازهای حیات وجود دارد، آنها آن را پیدا نکرده بودند.
قاسم می‌گوید: احتمالاً به این دلیل است که دستور ساخت آنها بسیار ساده بوده است، قاسم می‌گوید: آزمایش‌های بعدی باید پیچیده‌تر باشند . ما باید مواد معدنی بیشتری اضافه کنیم و پارامترها و شرایط سیارکی مرتبط‌تر را در نظر بگیریم.
اما احتمال دیگری وجود دارد، شاید نمونه های شهاب سنگی (تکهٔ جامد بازمانده از جرم‌هایی مانند یک دنباله‌دار، سیارک یا شهاب‌واره) که برای مقایسه استفاده کرده اند آلوده باشند. همانطور که شهاب‌سنگ‌ها در اثر فرود تصادفی فرود آمدند، می‌توانستند به دلیل برهم‌کنش‌هایشان با جو زمین و همچنین قرن‌ها فعالیت زمین‌شناسی که سطح سیاره را ذوب، فرورانش کرده و بازیافت کرده، تغییر کرده باشند.
یکی از راه‌های آزمایش این موضوع، استفاده از یک نمونه بکر به عنوان نقطه شروع است. در سپتامبر امسال، ماموریت OSIRIS-REx ناسا چیزی شبیه یک قطعه 200 گرمی از سیارک بننو (Bennu) را به خانه خواهد آورد. (این 40 برابر بزرگتر از آخرین نمونه ای است که ما از سنگ فضایی دست نخورده بدست آوردیم.) یک چهارم نمونه برای اسیدهای آمینه مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد که به کشف منبع اختلاف بین مطالعات آزمایشگاهی و شهاب سنگ ها کمک می کند. همچنین می‌تواند کشف کند که چه مواد شکننده دیگری در سیارک‌ها وجود دارد، اما نمی‌تواند در سفر به سیاره ما بدون محافظت از یک فضاپیما زنده بماند. این اطلاعات به تیم قاسم کمک می کند تا دستور پخت خود را کامل کنند.
بقیه نمونه بننو، مانند نمونه‌های ماموریت آپولو در 50 سال پیش، در ظروف دربسته قرار می‌گیرند تا دانشمندانی که هنوز متولد نشده‌اند فرصتی برای تجزیه و تحلیل سیارک با تکنیک‌ها و فناوری‌های هنوز اختراع نشده داشته باشند. دورکین که دانشمند پروژه OSIRIS-REx است، می گوید: «این میراث یک بازگشت نمونه است. او می‌گوید مطالعات آزمایشگاهی مانند این، آزمایش‌هایی که شرایط فضا را شبیه‌سازی می‌کنند برای تفسیر این نمونه‌ها حیاتی هستند. درک بهتر شیمی سیارک هنگام تجزیه و تحلیل سنگ فضایی بازیابی شده مفید خواهد بود و به دانشمندان کمک می کند تا دریابند کدام یک از نظریه های آنها با طبیعت مطابقت دارد.
راه سومی نیز برای فکر کردن به این موضوع وجود دارد: شاید ما خیلی دور از خانه نگاه می کنیم. شاید شرایط منحصر به فردی که باعث پیدایش زیست شناسی می شود، در اینجا اتفاق افتاده باشد، نه در فضا.
یانا برومبرگ، بیوانفورماتیک از دانشگاه راتگرز، فکر می‌کند که مناش حیات به جای ثبت‌های زمین‌شناسی، در سوابق زیستی مبتنی بر زمین یافت میشود. او می‌گوید: سنگ‌ها تمایل به جابجایی و چرخیدن دارند. ردیابی تاریخ از این طریق دشوار است. در عوض، برومبرگ به دنبال طرح‌های اولیه ژنتیکی برای ساخت انرژی سلولی است، فرآیندی که می‌توانست توسط پروتئین‌های باستانی ایجاد شده و از تراوشات اولیه زمین نشئات گرفته شود. سال گذشته، او کاری منتشر کرد که شباهت‌هایی را در هسته‌های پروتئین‌های مدرن مورد استفاده ارگانیسم‌های مختلف نشان می‌داد و اشاره می‌کرد که آنها ممکن است به یک تبار برگردند.
اما در حالی که برومبرگ طرفدار منشا سیاره‌ای است، فکر نمی‌کند که فقط زمین می‌تواند باعث حیات شود: او می‌گوید: ظن من این است که می‌توانید از هر سوپ اولیه، بدون توجه به سیاره‌ای که در آن هستید، آمینو اسید درست کنید.
شاید یک محیط خاص، منحصربه‌فرد که فقط در یک مکان ویژه وجود داشته باشد و بعد همه چیز از بین رفته است. آرون برتون، دانشمند سیاره‌شناسی که در مرکز فضایی جانسون ناسا برای درک اینکه چه فرآیندهای شیمیایی می‌تواند منجر به حیات شود، مواد نجومی را تجزیه و تحلیل می‌کند، می‌گوید. حس میکنم که زیست شناسی در زمین پدیدار شده است. اما این انگیزه تحقیقات او نیست. مهم نیست که از کجا شروع شده است، مهم این است که چگونه از آنجا شروع شده است؟ برای من این سوال جالب است. سپس در طول مسیر به سوال کجا پاسخ خواهیم داد.
ممکن است پاسخ به این که آیا حیات در زمین یا در فضا آغاز شده است این باشد: هر دو. دورکین می‌گوید: شاید در مورد زمین، فضا به جز تحویل مواد خام اهمیت دیگری نداشته است و همه چیز مهم اینجا اتفاق افتاده است. اما این امکان نیز وجود دارد که همان فرآیندهای شیمیایی در اعماق فضا نیز در حال انجام باشد. در نهایت، آنها از همان مواد استفاده می کنند. این می تواند به این معنی باشد که محیط های پر از پتانسیل حیات در جهان ما، هم در زمین و هم در آسمان وجود دارد.
