آیا کشف قند در خارج از این جهان به حل یکی از بزگترین اسرار علمی کمک میکند؟
قندها، به ویژه ریبوز و دئوکسی ریبوزها (قندهای 5 کربنه)، مولکولهایی ضروری برای زندگی هستند. بدون ریبوز و دئوکسی ریبوز، مولکولهای RNA و DNA نمیتوانند با هم پیوند بخورند. ریبوز و دئوکسی ریبوز مثل چسبهایی هستند که به مولکولهای نوکلئوباز اجازه میدهند تا به یکدیگر متصل شوند و RNA و DNAهایی را بسازند. این RNA و DNAها مسئول ذخیره و نگهداری اطلاعات ژنتیکی هستند که زیربنای تمام زندگی است.
محققانی که قصد یافتن یک مسیر طبیعی برای منشاء حیات دارند مدت‌هاست متوجه شده‌اند که فقدان وجود یک منبع غیربیولوژیکی و طبیعی ریبوز و دئوکسی ریبوز، یک مانع اساسی در برابر اهداف آنها می‌باشد. از این رو آنها بیش از پنج دهه است که در جستجوی یافتن قندهای گریزان، زمین و جهان را جست و جو میکنند.
محققان منشاء حیات با درک این موضوع که شرایط روی زمین در زمان پیدایش حیات وجود هرگونه منبع طبیعی ریبوز و دئوکسی ریبوز را رد میکند، در خارج از زمین به جستجوی آن پرداختند. در آغاز دههی 1970 آنها تشخیص دادند که بهترین منبع برای یافتن قندها، ابرهای مولکولی متراکم، دنباله دارها و شهاب سنگها هستند. در نهایت آنها بر روی ابرهای مولکولی متراکم تمرکز کردند، زیرا این ابرهای بین ستارهای منشأ تشکیل دنباله دارها و شهاب سنگها هستند.
ابرهای مولکولی بین‌ستاره‌ای، به‌ویژه Sagittarius B2 (ابر بسیار بزرگ و متراکم در نزدیکی مرکز کهکشان ما)، اکتشافات زیادی از مولکولهای کربنی را به همراه داشته است و تا امروز نزدیک به 200 نوع مولکول مختلف کربنی در محیط بین ستارهای کشف شده است. از این تعداد، 60 مولکول از آنها از نوع آلی پیچیده متشکل از شش اتم یا بیشتر هستند.1 وجود همهی این مولکول‌ها نشان می‌دهد که باید نوعی واکنش‌های شیمیایی درون ابرهای مولکولی متراکم ایجاد شود تا هم ریبوز و هم دئوکسی‌ریبوزها تولید شوند. همچنین حضور این مولکول‌ها نشان می‌دهد که واکنش‌های شیمیایی باید برای از بین بردن بیشتر ( و نه همهی) ریبوز و دئوکسی‌ریبوزهای تولید شده انجام شوند. در نتیجه، فراوانی مورد انتظار ریبوز و دئوکسی ریبوز در ابرهای مولکولی متراکم در بهترین حالت فقط ده در میلیارد است. در حال حاضر، ستاره شناسان فاقد ابزار مناسب برای تشخیص ریبوز و دئوکسی ریبوز در چنین سطوحی و با این تعداد کم از مولکول هستند، اگرچه آنها گلیکول آلدئید (قند 2 کربنی) و گلیسرآلدئید (قند 3 کربنی) را در یخهای مشابه بین ستارهای در شرایط آزمایشگاهی شناسایی کردهاند.2
کشف ریبوز فرازمینی
دنباله‌دارها، سیارک‌ها و شهاب‌سنگ‌هایی که از ابرهای مولکولی به وجود میآیند دارای غلظت‌های بالاتری نسبت به مولکولهای کربنی هستند. از این رو، اخترشناسان بیشتر به دنبال ریبوزها و دئوکسی ریبوزها در این منابع بودهاند. اخیراً، آنها ابزاری اختراع کردهاند که شناسایی مولکولهای آلی پیچیده در شهاب‌سنگ‌هایی با فراوانی 0.5 در میلیارد را هم میتواند انجام دهد. آنها در نهایت با استفاده از این فناوری جدید، مولکول ریبوز، این بلوک ساختمانی تشکیل دهندهی حیات را در دو شهاب‌سنگ قدیمی NWA 801 و مورچیسون (Murchison) شناسایی کردند.3
در شهاب سنگ NWA 801 مولکول ریبوز با تراکم 4.5 واحد در یک میلیارد یافت شد. این تعداد در شهاب سنگ مورچیسون ریبوز 25 واحد در یک میلیارد بود. در هیچ یک از شهاب سنگهای دیگری که توسط این تیم مورد مطالعه قرار گرفته بودند، مولکول ریبوز یافت نشد. همچنین مولکول دئوکسی ریبوز نیز در هیچ یک از شهاب سنگهای مورد تجزیه و آزمایش یافت نشد.
شهاب سنگ NWA 801 در سال 2001 در مراکش پیدا شد و جرم آن 5 کیلوگرم است. شهاب سنگ مورچیسون در سال 1969 در استرالیا سقوط کرد و جرم آن کمی بیش از 100 کیلوگرم است. هر دو شهاب سنگ به اندازهی کافی بزرگ هستند و آنقدر روی زمین بودهاند که ممکن است توسط ریبوز موجودات روی زمین آلوده شده باشند.
موجودات زنده ترجیحاً کربن-12 را نسبت به کربن-13 انتخاب میکنند. بنابراین، تیم هشت نفرهی ستاره‌شناسانی که تحقیقات خود را روی شهاب‌سنگ‌های NWA 801 و مورچیسون انجام میدادند، نسبت کربن-12 به کربن-13 را در ریبوز کشف‌شدهی خود اندازه‌گیری کردند. آنها مشاهده کردند که نسبت کربن-13 به کربن-12 به اندازهای بالاست که فرضیهی آغشته شدن سنگها به ریبوز توسط ارگانیسمهای زمین یا بقایای موجودات روی زمین را رد میکند. بنابراین، آنها به این نتیجه رسیدند ریبوزی که کشف کردهاند منشأ فرازمینی دارد. (بعید است و هیچ چیز غیرممکن نیست، اما احتمال کمی دارد که این مولکولهای ریبوز حین ورود به جو زمین یا در اثر برخورد با موجودات دیگر ساخته شده باشند.)
پیامدهای این کشف برای منشأ حیات
گروه تحقیقات منشا حیات، از کشف ریبوز در این دو شهاب سنگ بسیار استقبال کردند. نویسندهی ارشد تیم اکتشاف به نام یوشیهیرو فوروکاوا (Yoshihiro Furukawa) ، گفت: “قند فرازمینی ممکن است در تشکیل RNA در زمینِ قبل از شروع حیات، که احتمالاً به منشأ حیات منجر شده است کمک کرده باشد”.4
کشف ریبوز و ناکامی در کشف دئوکسی ریبوز به عنوان دلیلی برای اثبات فرضیهی جهانِ دارای RNA و برای منشاء حیات در نظر گرفته شد. در این مدل، فرآیندهای طبیعی ابتدا مولکولهای RNA تولید میکنند که سپس به طور طبیعی به مولکولهای DNA و پروتئین تبدیل می‌شوند. (مولکولهای ریبوز پیوندهایی هستند که نوکلئوبازها را به یکدیگر پیوند میدهند تا مولکولهای RNA را بسازند، در حالی که مولکولهای دئوکسی ریبوز پیوندهایی هستند که نوکلئوبازها را به هم پیوند میدهند تا مولکولهای DNA را بسازند.)
با این حال، چندین دلیل علمی برای رد این نظریه وجود دارد. فرضیهی تشکیل RNAها برای تشکیل حیات به عوامل بیشتر از وجود ریبوز و نوکلئوبازها نیاز دارد. همچنین باید یک مکانیسم طبیعی برای پیوند مولکولهای ریبوز و نوکلئوبازها با هم و با نظم خاصی وجود داشته باشد تا ابتدا مولکولهای RNA را بسازند و سپس از فرآیندهای تولید در برابر آلودگیها و واکنش‌های مخرب محافظت کنند. علاوه بر این، مولکولهای ریبوز در دو نوع ساختار شکل میگیرند: جهت‌گیری چپ‌دست و جهت‌گیری راست‌دست، و تشکیل RNA مستلزم آن است که 100 درصد مولکول های ریبوز راست دست باشند. بیوشیمی دانان حتی تحت شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترل شده و فنی هم نتوانستهاند بیش از 50 نوکلئوباز را با یکدیگر پیوند دهند. اگرچه اندازهی مولکولهای RNA به بلندی مولکولهای DNA نیست، اما بسیاری از مولکولهای RNA تشکیل دهندهی حیات از صدها نوکلئوباز تشکیل شده‌اند. لزلی اورگل (Leslie Orgel) ، بنیانگذار فرضیه جهان دارای RNA، در کنفرانسی در مورد منشأ حیات، که من و آقای فاضله رانا در آن شرکت داشتیم علناً اعلام کرد: “اگر رشتهای از RNA روی زمین اولیه ظاهر شده باشد، معجزه خواهد بود.”5
منشا حیات همچنان به خلقت اشاره دارد
من شخصاً بیش از یک دهه است از طریق تریبونهای مختلف اعلام کرده‌ام که منابع طبیعی ریبوز و دئوکسی‌ریبوز در خارج از جهان یافت می‌شوند اما مقیاس فراوانی آنها کمتر از ده در میلیارد است. من همچنین همیشه عقیده داشتمکه این فراوانی بسیار کم، هیچ کمکی به مدلهای منشأ حیات قابل تصور نخواهد کرد. سطح فراوانی مولکولهای ریبوز و دئوکسی ریبوز باید بسیار بیشتر باشد و همگی باید راست دست باشند، همهی گونههای مختلف اسیدهای آمینهی زیست فعال و نوکلئوبازها باید در سطح فراوانی بالایی وجود داشته باشند و تمام آمینو اسیدهای فعال زیستی باید از نظر ساختاری خود چپ دست باشند.
چنین الزاماتی و بسیاری از موارد دیگر توضیح میدهند که چرا پنج تن از برجسته‌ترین محققین جهان در سخنرانی خود با موضوع منشأ حیات در کنفرانس بین‌المللی هجدهم منشأ حیات در سال 2017، دانشگاه کالیفرنیا-سن دیگو، همگی توافق داشتند که ما نه تنها هیچگاه درک نمی‌کنیم که بلوکهای سازندهی حیات از کجا پدید میآیند، بلکه حتی نمی‌دانیم “عوامل تشکیل دهندهی این بلوکهای سازنده” از کجا پدید میآیند.
امروز شواهد زیادی وجود دارد که دانشمندان هرگز از منظر طبیعت گرایانه نمیتوانند بفهمند که عوامل تشکیل دهندهی بلوکهای سازنده حیات از کجا بوجود میآیند. با این حال از منظر فراطبیعی و فوق هوشمند هیچ مشکلی برای اثبات آن وجود ندارد. کتاب مقدس بیان میکند که حیات فقط از یک حیات دیگر میتواند بوجود بیاید. همانطور که همکار من، فاضله رانا در کتاب خود به عنوان “ایجاد حیات در آزمایشگاه” توضیح داده که برای ایجاد اولین حیات روی زمین به یک موجود زندهی ابدی نیاز است که هوش، دانش و قدرتی بسیار بیشتر از ما انسانها داشته باشد.6
پانویس
ام. بونفورد (M. Bonfand) و همکاران، “کاوش پیچیدگی مولکولی با ALMA (EMoCA): تشخیص سه هسته داغ جدید در Sagittarius B2(N)،” Astronomy and Astrophysics 604 (اوت 2017): id. A60، doi: 10.1051/0004-6381/201730648.
یو. مایرهنریچ (U. Meierhenrich) و همکاران، “گلیسرآلدئید و گلیکول آلدئید در آنالوگهای یخ بین ستارهای و نقش آلدئیدها در تکامل کیهان” کنگره علوم سیارهای اروپا 2015، 27 سپتامبر تا 2 اکتبر، نانت، فرانسه (اکتبر 2015): EPSC2015-451، http://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC2015.
یوشیهیرو فوروکاوا (Yoshihiro Furukawa) و همکاران، “ریبوز فرازمینی و قندهای دیگر در شهاب‌سنگ‌های اولیه“، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا، شماره 116، شماره. 49 (3 دسامبر 2019): 24440–45, doi:10.1073/pnas.1907169116.
لزلی اورگل (Leslie Orgel) این جمله را در سخنرانی افتتاحیه به عنوان سخنران عمومی، در کنفرانس بین المللی یازدهم در سال 1999 درباره منشاء حیات که در دانشگاه کالیفرنیا-سن دیگو برگزار شد، بیان کرد.
