إن اللبنات الأساسية للحياة يمكنها ، وقد فعلت ، أن تتجمع من تلقاء نفسها في ظل الظروف المناسبة. وهذا ما يسمى بالجيل العفوي أو التولد التلقائي. بالطبع ، تظل العديد من التفاصيل مخفية بالنسبة إلينا ، ولا نعلم بالضبط كيف حدث كل ذلك. أو مدى تكرار حدوث ذلك.
لدى ديانات العالم أفكار مختلفة حول كيفية ظهور الحياة ، بالطبع ، وهم يستحضرون الأيدي السحرية لمختلف الآلهة الخارقة لتفسير كل شيء. لكن هذه التفسيرات ، في حين أن الحكايات الملونة ، تترك الكثير منا غير راضين. "كيف نشأت الحياة" هو أحد أكثر أسئلة الحياة إلحاحًا ، وهو سؤال يتصارع معه العلم باستمرار.
Tomonori Totani هو عالم يجد هذا السؤال مقنعًا. توتاني أستاذ علم الفلك في جامعة طوكيو. لقد كتب ورقة جديدة بعنوان "ظهور الحياة في عالم تضخمي". تم نشره في Nature Nature Reports.
يعتمد عمل البروفيسور توتاني بشكل كبير على مفهومين. الأول هو عمر الكون الشاسع وحجمه ، وكيفية تضخمه بمرور الوقت ، ومدى احتمالية وقوع الأحداث. والثاني هو RNA. على وجه التحديد ، إلى متى يجب أن تكون سلسلة النيوكليوتيدات من أجل "توقع نشاط تكرار ذاتي" كما تقول الصحيفة.
ينظر عمل توتاني ، مثل جميع الأعمال تقريبًا في عملية التولد الأحيائي ، إلى المكونات الأساسية للحياة على الأرض: RNA ، أو حمض الريبونوكليك. يحدد الحمض النووي قواعد كيفية تشكل أشكال الحياة الفردية ، ولكن الحمض النووي أكثر تعقيدًا من الحمض النووي الريبي. لا يزال الحمض النووي الريبي أكثر تعقيدًا ، من حيث الحجم ، من المواد الكيميائية الخام والجزيئات الموجودة في الفضاء أو على سطح كوكب أو قمر. لكن بساطتها مقارنة بالحمض النووي تجعله أكثر احتمالا أن يحدث عن طريق التولد التلقائي.
هناك أيضًا نظرية واحدة في التطور تقول أنه على الرغم من أن الحمض النووي يحمل التعليمات لبناء كائن حي ، إلا أن الحمض النووي الريبي ينظم نسخ تسلسلات الحمض النووي. يطلق عليه التطور القائم على RNA ، ويقول أن RNA يخضع للانتقاء الطبيعي الدارويني ، كما أنه قابل للتوريث. هذا هو بعض الأساس المنطقي وراء النظر في RNA مقابل DNA.
الحمض النووي الريبي هو سلسلة من المواد الكيميائية المعروفة باسم النيوكليوتيدات. تظهر بعض الأبحاث أن سلسلة من النيوكليوتيدات تحتاج إلى ما لا يقل عن 40 إلى 100 نيوكليوتيدات قبل فترة طويلة من وجود سلوك التكرار الذاتي المسمى بالحياة. بمرور الوقت ، يمكن أن تشكل ما يكفي من النيوكليوتيدات سلسلة لتلبية متطلبات الطول. لكن السؤال هو ، هل كان هناك وقت كافٍ في حياة الكون؟ حسنًا ، نحن هنا ، لذا يجب أن تكون الإجابة نعم ، أليس كذلك؟
لكن انتظر. وفقًا لبيان صحفي أعلن عن هذه الورقة الجديدة ، "... تشير التقديرات الحالية إلى أن العدد السحري من 40 إلى 100 نيوكليوتيدات لم يكن ممكنًا في حجم المساحة التي نعتبرها الكون المرئي".
المفتاح هنا هو مصطلح "الكون المرئي".
قال توتاني: "ومع ذلك ، هناك ما هو أكثر من الكون الذي يمكن ملاحظته". "في علم الكون المعاصر ، من المتفق عليه أن الكون مر بفترة تضخم سريع ينتج منطقة شاسعة من التوسع تتجاوز أفق ما يمكننا ملاحظته مباشرة. إن دمج هذا الحجم الكبير في نماذج التولد التلقائي يزيد بشكل كبير من فرص حدوث الحياة ".
نشأ كوننا خلال الانفجار العظيم ، حدث تضخم واحد. وفقًا لورقة توتاني ، من المحتمل أن يشتمل كوننا على أكثر من 10100 النجوم الشبيهة بالشمس "، بينما يحتوي الكون المرئي فقط على حوالي 10 سكستليون (1022) النجوم. نحن نعلم أن الحياة قد حدثت مرة واحدة على الأقل ، لذلك ليس من المستغرب أن يحدث التولد التلقائي مرة أخرى على الأقل ، حتى لو كانت الفرص ضئيلة للغاية.
وفقًا للإحصاءات ، يجب أن تكون كمية المادة في الكون المرئي قادرة فقط على إنتاج RNA الذي يبلغ طوله 20 نيوكليوتيدًا ، أقل بكثير من 40 إلى 100 رقم. ولكن بسبب التضخم السريع ، لا يمكن ملاحظة الكثير من الكون. إنها ببساطة بعيدة جدًا عن الضوء المنبعث منذ الانفجار الكبير للوصول إلينا. عندما يجمع علماء الكونيات عدد النجوم في الكون المرصود مع عدد النجوم في الكون غير المرئي ، يكون العدد الناتج 10100 النجوم الشبيهة بالشمس. وهذا يعني أن هناك الكثير من المواد قيد التشغيل ، وأن إنشاء سلاسل طويلة من الحمض النووي الريبي (RNA) لسلاسل طويلة بما يكفي ليس ممكنًا فحسب ، بل محتمل ، أو حتمي.
يذكر الأستاذ توتاني في ورقته العلاقة الأساسية قيد التحقيق. "هنا ، يتم اشتقاق علاقة كمية بين الحد الأدنى لطول الحمض النووي الريبيلدقيقة مطلوب أن يكون البوليمر البيولوجي الأول ، وحجم الكون ضروري لتوقع تشكيل مثل هذا الحمض النووي الريبي الطويل والنشط عن طريق إضافة المونومرات بشكل عشوائي. "
هل تصبح مربكة؟ في ما يلي ملخص يمكن التحكم فيه بشكل أفضل.
"لذلك ، إذا تم اكتشاف كائنات خارج الأرض من أصل مختلف عن تلك الموجودة على الأرض في المستقبل ، فإن ذلك يعني ضمناً آلية غير معروفة في العمل لبلمرة النيوكليوتيدات بشكل أسرع بكثير من العمليات الإحصائية العشوائية."
الأستاذ تومونوري توتاني ، جامعة طوكيو
الكون أكبر من الجزء الذي يمكن ملاحظته ، ومن المحتمل أن يحتوي على 10100 النجوم الشبيهة بالشمس. من أجل احتمالية الإنشاء غير الحيوي لل RNA على كوكب شبيه بالأرض يساوي 1 ، أو الوحدة ، يجب أن يكون الحد الأدنى لطول النوكليوتيد أقل من حوالي 20 نيوكليوتيد ، وهو أصغر بكثير من الحد الأدنى المعلن في البداية وهو 40 نيوكليوتيد.
لكن العلماء لا يعتقدون أن RNA فقط 20 نيوكليوتيدًا طويلة يمكن أن تتكاثر ذاتيًا ، على الأقل ليس من وجهة نظرنا كمراقبين للحياة الأرضية. كما يقول توتاني في ورقته "لذلك ، إذا تم اكتشاف كائنات خارج الأرض من أصل مختلف عن تلك الموجودة على الأرض في المستقبل ، فإن ذلك يعني آلية غير معروفة في العمل لبلمرة النيوكليوتيدات بشكل أسرع بكثير من العمليات الإحصائية العشوائية."
ماذا ستكون هذه العملية؟
من يدري ، ولكن من المحتمل أن تكون هذه نقطة انعطاف حيث يمكن لأصحاب الإيمان أن يتناغموا ويقولوا ، "لماذا الله بالطبع".
لم يقدم عمل توتاني بأي حال من الأحوال إجابة. ولكن مثل الكثير من العمل العلمي ، فهو يساعد على تنقيح السؤال ويدعو الآخرين لدراسته.
قال توتاني: "مثل الكثير في مجال البحث هذا ، فإنني أشعر بالفضول والأسئلة الكبيرة". "إن الجمع بين بحثي الأخير في كيمياء الحمض النووي الريبي وتاريخي الطويل في علم الكونيات يقودني إلى إدراك أن هناك طريقة معقولة يجب أن يكون الكون قد انتقل من حالة غير حيوية (لا حياة فيها) إلى حالة حيوية. إنها فكرة مثيرة وآمل أن يبني البحث على ذلك للكشف عن أصول الحياة ".
أكثر:
- بيان صحفي: هل الحياة لعبة حظ؟ تكشف الدراسة أن الحياة في الكون يمكن أن تكون شائعة ، ولكن ليس في جوارنا
- ورقة بحثية: ظهور الحياة في عالم تضخمي
- مجلة الفضاء: يمكن أن يكون الكون 250 مرة أكبر مما هو ملحوظ
