بسم الله الرحمن الرحیم
منشا حیات 3
یک راز:
ساختن پیشا-زیستیِ مونومرهای آلی ساده
برای مشاهده ی سایر قسمت ها، اینجا را کلیک نمایید.
آزمایش‌های میلر-اوری (Miller-Urey) در سال‌های 1952-1953 انجام شد(1) و از آن به عنوان یک کشف مهم و بزرگ تجلیل شد، زیرا پیشرفتی در راه پیدا کردن یک مسیر شیمیایی برای تولید اسیدهای آمینه -واحدهای سازنده پروتئین ها- بود. به این صورت که گازهایی که فرض می‌شد در جو اولیه‌ی زمین وجود داشته اند، می توانسته اند توسط واکنش های شیمیایی، به اسیدهای آمینه تبدیل شوند. این آزمایش (به دستگاه نشان داده شده در شکل زیر نگاه کنید)، و سایر آزمایش‌های مشابه، توانسته اند مونومرهای ساده ای را تولید کنند که واحدهای ساختمانی مخصوص حیات هستند.
نقد آزمایش میلر-اوری
رفته رفته، با افزایش نقدهای دقیق از آزمایش میلر-اوری و آزمایش‌های مشابه آن، تردیدهای زیادی در مورد اهمیت آن ها ایجاد شده است -هرچند تا امروز نیز آن ها در برخی از کتاب‌های درسی دبیرستان تدریس می‌شوند، به گونه‌ای که گویی هنوز از نظر علمی معتبر هستند. گازهایی که آن ها در آزمایش هایشان استفاده کردند بر مبنای این فرض بود که جو اولیه‌ی زمین، بسیار غنی از انرژی بوده و شامل متان، آمونیاک و هیدروژن می‌شده است، این درحالی است که هیچ یک از آن گازها در جو اولیه، از نظر شیمیایی پایدار نبوده‌اند.
مطالعات جو اولیه زمین که توسط ناسا در طول دهه 1980 انجام شد تأیید کرد که ترکیب گازهای جوی مورد استفاده در آزمایش های پیشگامانه‌ی میلر-اوری اشتباه بوده است. مجله ساینس اکتشافات 1980 را با ذکر این نکته، جمع‌بندی کرد: «هیچ کدام از شواهد زمین‌شناختی یا ژئوشیمیایی جمع‌آوری‌شده در سی سال گذشته به نفع یک جو اولیه ی غنی از انرژی، و به شدت کاهنده {دارای عوامل کاهنده} (یعنی دارای هیدروژن، آمونیاک و متان، و بدون داشتن اکسیژن) نیست. صرفا آزمایش‌های موفقیت آمیز میلر در محیط آزمایشگاه است که چنین جوی را پیشنهاد می‌کند {به این معنی که چنین جوی در محیط واقعی وجود نداشته است. مترجم}».(2)
مقالات بعدی نیز این را به همان صراحت بیان کردند: در سال 1995، ساینس اظهار داشت که "جو اولیه، هیچ شباهتی به شرایط آزمایش میلر-اوری نداشته است".(3) دوباره در سال 2008، مقاله ای در ساینس گزارش داد، "امروزه دانشمندان زمین شناسی تردید دارند که اتمسفر اولیه، دارای ترکیبات بسیار کاهنده‌ای باشد که میلر از آن ها استفاده می کرد".(4)
جو اولیه زمین
دلایل خوبی برای درک این نکته وجود دارد که چرا جو اولیه‌ی زمین حاوی غلظت بالایی از متان، آمونیاک یا سایر گازهای کاهنده نبوده است. گمان می‌رود جو اولیه‌ی زمین در اثر خروج گاز از آتشفشان‌ها تولید شده باشد و ترکیب آن گازهای آتشفشانی به خواص شیمیایی هسته و گوشته ی داخلی زمین مرتبط است. مطالعات ژئوشیمیایی نشان داده است که خواص شیمیایی درون زمین در گذشته بسیار شبیه به امروز بوده است.(5) و امروزه گازهای آتش فشانی، حاوی متان یا آمونیاک نبوده و به طور کلی، کاهنده نیستند. به جای آن، جوی با غلبه‌ی دی اکسید کربن ترجیح داده می شود؛ اما این امر برای آزمایش های سنتز پیشا-زیستی (پری بیوتیکی) مشکلی ایجاد می کند، همانطور که دیوید دیمر، نظریه پرداز برجسته منشا حیات، مشاهده کرد: «دی اکسید کربن از مجموعه‌ی غنیِ مسیرهای سنتتیک که به مونومرهای احتمالی منتهی می شوند پشتیبانی نمی کند، بنابراین این سوال دوباره مطرح می شود: منبع اولیه ی ترکیبات کربنی آلی چه بوده است؟».(6)
مشکل دیگر آزمایش‌های سنتز پیشا-زیستی از نوع میلر-اوری این است که وقتی اسیدهای آمینه از گازهای غنی از انرژی ساخته می‌شوند، یک مخلوط راسمیک از اسیدهای آمینه ایجاد می‌شود یعنی 50 درصد آن ها اسیدهای آمینه L و 50 درصد دیگر، اسیدهای آمینه D هستند -که گاهی به این دو نوع اسید آمینه، اسیدآمینه‌های چپ دست و راست دست می گویند. این درحالی است که مولکول های پروتئینی ای که در سیستم های زنده ایجاد می شوند باید 100 درصد دارای اسیدهای آمینه L باشند. اگر هر گونه اسید آمینه D در زنجیره وجود داشته باشد، از تا خوردن زنجیره‌ی اسیدهای آمینه جلوگیری کرده و بنابراین ساختارهای پروتئینی سه بعدی مناسب از آن ساخته نشده و عملکرد آن کاملا مختل می شود.
مشکلات بیشتر در آزمایش Miller-Urey
مشکلات بسیار دیگری نیز در مورد تحقیقاتِ از نوع Miller-Urey وجود دارد، تحقیقاتی که به دنبال شناسایی مسیرهای شیمیایی قابل قبول برای ساخت مولکول‌های پروتئین، DNA و RNA -در یک کلام مولکول‌های زندگی- هستند. شواهد علیه سنتز پیشا-زیستی واحدهای سازنده‌ی حیات به قدری شدید است که در سال 1990، هیئت مطالعات فضایی شورای تحقیقات ملی "بررسی مجدد سنتز مونومرهای زیستی در محیط های زمین-مانند اولیه، همانطور که در مدل های فعلی زمین اولیه آشکار شده است" را توصیه کرد.(7)
به دلیل این مشکلات، بسیاری از نظریه پردازان برجسته، آزمایش میلر-اوری و مدل "سوپ اولیه (primordial soup)" را که ادعا می شود از آن پشتیبانی می کند، کنار گذاشته اند. در سال 2010، نیک لین، بیوشیمیدان دانشگاه کالج لندن بیان کرد که نظریه سوپ اولیه «اعتباری ندارد» و « پایان و تاریخ انقضای آن رسیده است».(8) در عوض، او پیشنهاد می‌کند که حیات در دریچه‌های گرمابیِ (hydrothermal) زیردریایی به وجود آمده است، جایی که آب از میان سنگ‌های آتشفشانی داغ در کف اقیانوس در گردش است. اما هر دو فرضیه -دریچه‌ی گرمابی و سوپ اولیه- با مشکل بزرگ دیگری روبرو هستند:
و در مقاله بعد می‌خوانیم:
"تشکیل پلیمرها: مشکلی برای منشاء حیات"
یادداشت ها
- Stanley L. Miller, “A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions,” Science 117 (May 15, 1953), 528-529.
- Richard A. Kerr, “Origin of Life: New Ingredients Suggested,” Science 210 (October 3, 1980), 42-43.
- Jon Cohen, “Novel Center Seeks to Add Spark to Origins of Life,” Science 270: 1925-1926 (December 22, 1995).
- Adam P. Johnson, “The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment,” Science 322 (October 17, 2008), 404.
- Kevin Zahnle, Laura Schaefer, and Bruce Fegley, “Earth’s Earliest Atmospheres,” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2(10), a004895 (October 2010) (“Geochemical evidence in Earth’s oldest igneous rocks indicates that the redox state of the Earth’s mantle has not changed over the past 3.8 Gyr”); Dante Canil, “Vanadian in peridotites, mantle redox and tectonic environments: Archean to present,” Earth and Planetary Science Letters 195:75-90 (2002).
- David W. Deamer, “The First Living Systems: a Bioenergetic Perspective,” Microbiology & Molecular Biology Reviews 61:239 (1997).
- National Research Council Space Studies Board, The Search for Life’s Origins (Washington, DC: National Academy Press, 1990).
- Deborah Kelley, “Is It Time to Throw Out ‘Primordial Soup’ Theory?,” NPR (February 7, 2010).
🔴مقالات پیش رو، مجموعه مقالاتی از والتر بردلی (Walter Bradley) و کیسی لاسکین (Casey Luskin) است که سعی دارد توضیحی ارائه دهد برای این پرسش حیاتی که «آیا زندگی در ابتدا توسط عوامل کاملاً طبیعی به وجود آمده است؟».
این سومین مقاله از این مجموعه بود، که گزیده ای اصلاح شده از کتاب اخیرا منتشرشده‌ی " راهنمای جامع علم و ایمان: کاوش در سؤالات نهایی درباره زندگی و کیهان" (The Comprehensive Guide to Science and Faith: Exploring the Ultimate Questions About Life and the Cosmos) می باشد.
🌍برای مشاهده ی سایر قسمت ها، اینجا را کلیک نمایید.🌏
(کیسی لاسکین)
(والتر بردلی)
این مطلب به طور اختصاصی توسط «شکوه آفرینش» تهیه شده است
و ترجمه ای است از:
اگر این مقاله برای شما جالب بود، آن را با دوستان شاداب خود نیز به اشتراک بگذارید
🌺🍃🏵🍃🌺
