بررسی ۷ نظریه درباره منشأ حیات
شکل گیری حیات بر روی زمین بیش از ۳ میلیارد سال پیش آغاز شد و در طول زمان از ابتدایی‌ترین میکروب‌ها به مجموعه‌ای خیره کننده از پیچیدگی تبدیل شد. اما چگونه اولین موجودات در تنها خانه شناخته شده حیات در جهان، از سوپ اولیه ایجاد شدند؟
تعریف علم درباره منشأ دقیق حیات که به نام ابیوژنز (Abiogenesis) نیز شناخته می‌شود، بلاتکلیف و متضاد باقی مانده است. حتی تعریف خود زندگی، مورد بحث و بازنویسی قرار گرفته است. یک مطالعه منتشر شده در مجله ساختار و دینامیک بیومولکولی (Journal of Biomolecular Structure and Dynamics) نشان می‌دهد که ۱۲۳ تعریف مختلف درباره مفهوم حیات توسط دانشمندان منتشر شده است.
با وجود پیشرفت‌های شگرف سال‌های اخیر در زمینه‌های مختلف، علم هنوز درباره منشأ حیات مردد به نظر می‌رسد. در ادامه ۷ نظریه علمی درباره منشاء حیات بر روی زمین مورد بررسی قرار می‌گیرند.
شروع زندگی با یک جرقه الکتریکی
رعد و برق ممکن است جرقه مورد نیاز برای شروع زندگی را فراهم کرده باشد. جرقه‌های الکتریکی می‌توانند اسیدهای آمینه و قندها را در جوی مملو از آب، متان، آمونیاک و هیدروژن تولید کنند، همانطور که در آزمایش معروف میلر-یوری (Miller-Urey) در سال ۱۹۵۲ نشان داده شد. یافته‌های این آزمایش نشان داد که رعد و برق ممکن است به ایجاد بلوک‌های اصلی حیات روی زمین در روزهای اولیه آن کمک کرده باشد. به این طریق طی میلیون‌ها سال، مولکول‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر نیز می‌توانستند تشکیل شوند.
اگرچه تحقیقات نشان داد که جو اولیه زمین در واقع فقیر از هیدروژن بوده است، دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا پیشنهاد کرده‌اند که انفجارهای آتشفشانی در جو اولیه زمین احتمالاً متان، آمونیاک و هیدروژن مورد نیاز را آزاد کرده است.
تشکیل مولکول‌های حیات در خاک رس
بر اساس ایده‌ای که توسط شیمیدان الکساندر گراهام کایرنز-اسمیت (Alexander Graham Cairns-Smith) در دانشگاه گلاسکو در اسکاتلند ارائه شد، اولین مولکول‌های حیات ممکن است بر روی خاک رس به هم رسیده باشند. او در کتاب بحث برانگیز خود در سال ۱۹۸۵ با عنوان «هفت سرنخ برای منشأ حیات» پیشنهاد کرد که بلورهای خاک رس هنگام رشد، ساختار خود را حفظ می‌کنند و به هم می‌چسبند تا نواحی که در معرض محیط‌های مختلف هستند مولکول‌های دیگر را در مسیر به دام انداخته و آنها را به شکل الگوهایی سازمان‌دهی کنند، چیزی که بسیار شبیه به ژن‌های ما است.
نقش اصلی DNA ذخیره اطلاعات در مورد نحوه چیدمان مولکول‌های دیگر است. توالی‌های ژنتیکی در DNA، اساساً دستورالعمل‌هایی درباره نحوه چیدمان اسیدهای آمینه در پروتئین‌ها هستند. کایرنز-اسمیت پیشنهاد می‌کند که بلورهای معدنی در خاک رس می‌توانند مولکول‌های آلی را در الگوهای سازمان یافته مرتب کنند. به این ترتیب پس از مدتی مولکول‌های آلی این کار را به دست گرفته و ساختار خود را سامان‌دهی کردند. اگرچه نظریه کایرنز-اسمیت در دهه ۱۹۸۰ به دانشمندان فرصت و ایده برای تفکر داد، اما هنوز به طور گسترده توسط جامعه علمی پذیرفته نشده است.
آغاز زندگی از دریچه‌های اعماق دریا
نظریه دریچه‌های اعماق دریا پیشنهاد می‌دهد که ممکن است حیات از دریچه‌های گرمابی (هیدروترمال) زیردریایی شروع شده باشد، این دریچه‌ها عناصر کلیدی حیات مانند کربن و هیدروژن را از خود به بیرون انتشار می‌دهند. دریچه‌های گرمابی را می‌توان در تاریک‌ترین اعماق کف اقیانوس‌ها، معمولاً در صفحات قاره‌ای واگرا پیدا کرد. این دریچه‌ها مایعی را فوران می‌کنند که در حین عبور از پوسته، توسط هسته زمین، فوق‌العاده گرم می‌شود. این محلول داغ در طول سفر خود از طریق پوسته، گازها و مواد معدنی محلول مانند کربن و هیدروژن را جمع آوری می‌کند.
برآمدگی‌های سنگی این دریچه‌ها می‌توانند مولکول‌ها را در کنار هم متمرکز کرده و کاتالیزورهای معدنی را برای واکنش‌های حیاتی فراهم کنند. در حال حاضر نیز این منافذ که غنی از انرژی شیمیایی و حرارتی هستند، اکوسیستم‌های بسیار فعالی را فراهم می‌کنند.
زندگی شروعی سرد داشت
احتمالاً ۳ میلیارد سال پیش یخ‌ها اقیانوس‌ها را پوشانده و تولد زندگی را تسهیل کرده‌اند. جفری بادا (Jeffrey Bada) از دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: ترکیبات آلی کلیدی که تصور می‌شود در منشاء حیات مهم هستند، در دماهای پایین‌تر پایدارتر هستند. در دماهای معمولی، این ترکیبات مانند مجموعه‌های ساده اسیدهای آمینه به ندرت در آب پراکنده می‌شوند، اما زمانی که منجمد شوند غلیظ شده و ظهور حیات را تسهیل می‌کنند.
یخ‌ها همچنین ممکن است ترکیبات آلی شکننده موجود در آب زیر را از تخریب شدن در برابر اشعه ماوراء بنفش و امواج کیهانی محافظت کرده باشند. سرما احتمالاً به این مولکول‌ها کمک کرده تا بیشتر زنده بمانند و واکنش‌های کلیدی را امکان‌پذیر کنند.
پاسخ در درک شکل‌گیری دی‌ان‌ای نهفته است
امروزه DNA برای تشکیل به پروتئین نیاز دارد و پروتئین‌ها برای شکل‌گیری به دی‌ان‌ای نیاز دارند، پس چگونه ممکن است اینها بدون یکدیگر تشکیل شوند؟ پاسخ این سوال احتمالاً RNA باشد، ساختاری که می‌تواند اطلاعاتی مانند DNA را ذخیره کند، به عنوان یک آنزیم مانند پروتئین‌ها عمل کرده و به ایجاد DNA و پروتئین کمک کند. بعداً DNA و پروتئین‌ها جانشین این «دنیای RNA» شدند، زیرا آنها کارآمدتر بودند.
RNA هنوز هم وجود دارد و چندین عملکرد را در ارگانیسم‌ها انجام می‌دهد، از جمله به عنوان یک کلید روشن و خاموش برای برخی از ژن‌ها عمل می‌کند. این که RNA چگونه در وهله اول به اینجا رسیده به عنوان یک سوال باقی مانده است. برخی از دانشمندان احتمال می‌دهند که این مولکول می‌تواند به طور خود به خود در زمین پدید آمده باشد، در حالی که برخی دیگر می‌گویند احتمال وقوع آن بسیار کم است.
بیشتر بخوانید: دی‌ان‌ای چیست؟ تعریف، ساختار و تاریخچه کشف
زندگی شروع‌های ساده‌ای داشت
زندگی به جای توسعه از مولکول‌های پیچیده‌ای مانند RNA، ممکن است با مولکول‌های کوچک‌تر شروع شده باشد که در چرخه‌هایی از واکنش‌ها با یکدیگر تعامل داشتند. اینها ممکن است در کپسول‌های ساده مشابه غشای سلولی وجود داشته باشند و در طول زمان مولکول‌های پیچیده‌تر که این واکنش‌ها را بهتر از مولکول‌های کوچک‌تر انجام می‌دادند، می‌توانستند تکامل یابند، این سناریو مدل «متابولیسم اول» نامیده می‌شود و جایگزین مدل ژن نخست در فرضیه “دنیای RNA” است.
زندگی از فضا به زمین آمده است
به گفته ناسا، شاید زندگی اصلاً روی زمین شروع نشده و از فضا به زمین آورده شده است، مفهومی که با نام پان‌اسپرمیا (panspermia) شناخته می‌شود. پان‌اسپرمیا فرضیه‌ای است که معتقد است زندگی در جایی به وجود نمی‌آید بلکه همواره در جهان وجود داشته، بذرهای آن در جای جای جهان هستی، پراکنده شده و پیوسته از نقطه‌ای به نقطهٔ دیگر انتقال می‌یابد. طرفداران این فرضیه اعتقاد دارند حیات روی زمین توسط این بذرها از فضا وارد زمین شده است. طبق این فرضیه حیات توسط شهاب سنگ‌ها از سیارات دیگر به زمین آورده شده است.
برخی از دانشمندان پیشنهاد می‌دهند که حیات ممکن است توسط دنباله‌دارهایی از منظومه‌های ستاره‌ای دیگر به زمین آمده باشد. با این حال، حتی اگر این مفهوم درست باشد این سوال که حیات چگونه بر روی زمین آغاز شد، به حیات چگونه در جاهای دیگر در فضا تشکیل شد، تغییر می‌کند.
.
بیشتر بخوانید: ملکول‌های سازنده حیات احتمالاً در ابرهای میان ستاره‌ای شکل گرفته‌اند