تحقیقات دانشگاه نیوکاسل به چشمه‌های آب گرم باستانی برای کشف منشأ حیات روی زمین روی می‌آورد.

این تیم تحقیقاتی که توسط شورای تحقیقات محیط زیست طبیعی بریتانیا تأمین مالی می شود، بررسی کردند که چگونه ظهور اولین سیستم های زنده از مواد زمین شناسی بی اثر در بیش از 3.5 میلیارد سال پیش روی زمین رخ داده است. دانشمندان دانشگاه نیوکاسل دریافتند که با اختلاط هیدروژن، بی کربنات و مگنتیت غنی از آهن در شرایط تقلید از دریچه گرمابی نسبتا ملایم، طیفی از مولکول‌های آلی تشکیل می‌شود که مهم‌ترین آنها شامل اسیدهای چرب با طول 18 اتم کربن است.

یافته‌های آن‌ها که در مجله Communications Earth & Environment منتشر شده است، به طور بالقوه نشان می‌دهد که چگونه برخی از مولکول‌های کلیدی مورد نیاز برای تولید حیات از مواد شیمیایی معدنی ساخته می‌شوند، که برای درک گامی کلیدی در چگونگی شکل‌گیری حیات روی زمین در میلیاردها سال پیش ضروری است. نتایج آنها ممکن است پیدایش قابل قبولی از مولکول‌های آلی که غشای سلولی باستانی را تشکیل می‌دهند، که احتمالاً به طور انتخابی توسط فرآیندهای بیوشیمیایی اولیه در زمین اولیه انتخاب شده‌اند، ارائه دهد.

اسیدهای چرب در مراحل اولیه زندگی

اسیدهای چرب مولکول‌های آلی بلندی هستند که دارای مناطقی هستند که هم آب را جذب و هم دفع می‌کنند که به طور طبیعی به طور خودکار محفظه‌های سلول مانندی در آب تشکیل می‌دهند و این نوع مولکول‌ها هستند که می‌توانند اولین غشای سلولی را بسازند. با این حال، با وجود اهمیت آنها، مشخص نبود که این اسیدهای چرب در مراحل اولیه زندگی از کجا آمده اند. یک ایده این است که آنها ممکن است در دریچه های گرمابی تشکیل شده باشند، جایی که آب داغ، مخلوط با مایعات غنی از هیدروژن که از دریچه های زیر آب مخلوط با آب دریا حاوی CO ₂ می آید .

این گروه جنبه های حیاتی محیط شیمیایی موجود در اقیانوس های اولیه زمین و اختلاط آب قلیایی داغ از اطراف انواع خاصی از دریچه های هیدروترمال را در آزمایشگاه خود تکرار کردند. آنها دریافتند که وقتی مایعات داغ غنی از هیدروژن با آب غنی از دی اکسید کربن در حضور مواد معدنی مبتنی بر آهن که در زمین اولیه وجود داشتند مخلوط می‌شوند، انواع مولکول‌های مورد نیاز برای تشکیل غشای سلولی اولیه را ایجاد می‌کنند.

نویسنده اصلی، دکتر گراهام پورویس، این مطالعه را در دانشگاه نیوکاسل انجام داد و در حال حاضر همکار پژوهشی فوق دکتری در دانشگاه دورهام است.

او گفت: “مرکز آغاز زندگی، محفظه های سلولی هستند که برای جداسازی شیمی درونی از محیط خارجی بسیار مهم هستند. این محفظه ها با تمرکز مواد شیمیایی و تسهیل تولید انرژی در تقویت واکنش های حیاتی موثر بودند و به طور بالقوه به عنوان سنگ بنای اولین لحظات زندگی عمل می کردند.

نتایج نشان می‌دهد که هم‌گرایی مایعات غنی از هیدروژن از دریچه‌های هیدروترمال قلیایی با آب‌های غنی از بی‌کربنات بر روی مواد معدنی مبتنی بر آهن، می‌تواند غشاهای ابتدایی سلول‌های اولیه را در همان ابتدای زندگی رسوب دهد. این فرآیند ممکن است تنوعی از انواع غشاء را ایجاد کرده باشد، برخی از آنها به طور بالقوه به عنوان مهد زندگی در هنگام شروع زندگی عمل می کنند. علاوه بر این، این فرآیند دگرگونی ممکن است به پیدایش اسیدهای خاص موجود در ترکیب عنصری شهاب‌سنگ‌ها کمک کرده باشد.

محقق اصلی دکتر جان تیلینگ، خواننده در بیوژئوشیمی، در دانشکده علوم محیطی طبیعی، افزود:

“ما فکر می کنیم که این تحقیق می تواند اولین گام را در مورد چگونگی پیدایش حیات در سیاره ما ارائه دهد. تحقیقات در آزمایشگاه ما اکنون برای تعیین دومین مرحله کلیدی ادامه دارد؛ اینکه چگونه این مولکول های آلی که در ابتدا به سطوح معدنی “چسبیده اند” می توانند به سمت بالا بروند. محفظه‌های سلول مانند محصور به غشای کروی را تشکیل می‌دهند؛ اولین پروتوسل‌های بالقوه که اولین حیات سلولی را تشکیل دادند.

جالب اینجاست که محققان همچنین پیشنهاد می‌کنند که واکنش‌های غشایی، واکنش‌های مشابه، هنوز هم می‌تواند در اقیانوس‌ها در زیر سطوح قمرهای یخی در منظومه شمسی امروز رخ دهد. این امکان منشأ زندگی جایگزین را در این جهان های دور افزایش می دهد.