سرمنشا حیات بر روی زمین

"تقارن طبیعی مولکولهای بیولوژیکی ممکن است از کیهان آمده 

 باشد"  

مولکولها در دو فرم وجود دارند که هر کدام تصویر آینه ای متقارن دیگری است: به این مولکولها، "کیرال" گفته میشود. روی سیاره ما، مولکولهای کیرال حیات، مخصوصا آمینو اسیدها و شکرها، فقط به یک فرم وجود دارند، چه چپگرد و چه راستگرد. چرا حیات در ابتدا یک فرم از مولکولهای کیرال را نتخاب کرده است؟

یک کنسرسیوم که چندین تیم فرانسوی را دور هم جمع نموده است و به وسیله ی لوییس د-هندکورت، محقق ارشد CNRSدر انستیتو د-استروفیزیک اسپاشل(دانشگاه پاریس)، رهبری میشود، برای اولین بار به مقدار زیادی از مولکولهای چپگرد( و متعاقبا مقدار زیادی از مولکولهای راستگرد) تحت شرایطی دست یافته که در فضای میان ستاره ای تکثیر میشوند. نتیجه بدست آمده به این فرضیه که تقارن مولکولهای بیولوژیکی روی زمین دارای سرمنشا کیهانی هستند، دامن میزند . محققان همچنین اظهار میدارند که سحابی خورشیدی در ناحیه ای از ستارگان پرجرم تشکیل شده است.

این اظهارات به تازگی روی وبسایت The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.  این آزمایشات در تاسیسات سینکنوترون SOLEIL با همکاری لابراتوار شیمی des molécules bioactives et des (دانشگاه نیس/CNRS) و با همایت CNESانجام شده است.

مولکولهای کیرال، مولکولهایی هستند که می توانند به دو فرم زندگی کنند که تصاویر آینه ای متقارن یکدیگر هستند، یکی چپگرد و دیگری راستگرد. برای مثال دستهای ما، کیرال هستند زیرا دو فرم دارند، دست چپ و دست راست که هر دو دست تصاویر آینه ای متقارن یکدیگر بشمار می آیند. مولکولهای بیولوژیکی اغلب کیرال هستند که برخی از فرمهای آنها دارای فراوانی بیشتری نسبت به بقیه هستند. برای مثال، آمینو اسیدهایی که پروتئین میسازند تنها دریک فرم وجود دارند، فرم چپ گرد(L). از طرف دیگر شکرهایی که در DNAهای ارگانیسمهای زنده حاضر میشوند، منحصرا راست گرد(D)هستند. به این خاصیت که مولکولهای ارگانیکی که در ارگانیسم های زنده یافت میشوند تنها به یکی از دو فرم متقارن خود وجود دارند، هوموکیرالیتی گفته میشود.

سرمنشا چنین تقارنی در مواد بیولوژیکی چیست؟ دو فرضیه ی رقیب وجود دارد. یک فرضیه میگوید حیات از ترکیبی شامل 50%از چپگردها و 50%از راست گردها(که به ترکیب راسمیک معروف است) نشات گرفته است و هوموکیرالیتی درطی دوران تحول پدیدار شده است. فرضیه دوم اظهار میدارد که تقارنی که به هوموکیرالیتی منجر شده است، قبل از ظهور حیات اتفاق افتاده است و دارای سرمنشائی کیهانی است. این فرضیه با آشکارسازی Lدر آمینو اسیدهایی که از شهاب سنگهای ابتدایی استخراج شده اند، قوت گرفته است. با توجه به این سناریو، این آمینو اسیدها به صورت غیر راسمیک(راسمیک: ترکیبی شامل 50درصد از چپگردها و 50درصد از راستگردها) در فضای میان ستاره ای ترکیب شده اند و به وسیله ذرات باقیمانده از دنباله دار و شهاب سنگها به زمین ما راه یافته اند.

برای اثبات این فرضیه، محققان ابتدا ذرات متشابهی از مواد میان ستاره ای و ذارت یخ دنباله دارها را در لابراتوار تکثیر دادند. (1) وجه جدید آزمایشات آنها استفاده از باریکه های اشعه DESIRSدر تاسیسات سنکروترون بود، قطعات یخ تحت تاثیر امواج ماموراء بنفش قطبی شده(2) قرار می گرفتند که تصور میشود تقلیدی از شرایط مواجهه و رویارویی این ذرات با امواج در برخی محیط های فضایی است. هنگامی که قطعات یخ گرم شدند، یک ته مانده ارگانیک شروع به تکثیر کرد. یک آنالیز مفصل از این ترکیب آشکار نمود که شامل مقدار قابل توجهی مولکولهای کیرال در یک آمینو اسیدکیرال می باشد. این مقدار که بیش از 1.3% است با مقداری که از شهاب سنگهای ابتدایی بدست آمده قابل مقایسه است. بدین سان محققان موفق به تکثیر مولکولهای متقارن حیات تحت شرایط کیهانی از ترکیبی شدند که شامل مواد کیرال نیست.این  اولین باری که یک سناریو سرمنشا این تقارن را با استفاده از یک آزمایش، که یک سنتز کاملا طبیعی را بازسازی میکند، توضیح میدهد.

این نتیجه فرضیه ای که سرمنشا هوموکیرالیتی را کیهانی میداند، را مستحکم میکند. برطبق این سناریو انتقال مواد ارگانیک ماوراء عالم خاکی به زمین ما که شامل یک سنتز کیرال است که بوسیله ی فرایند اخترفیزیکی متقارن(دراین مورد امواج ماوراء بنفش) شکل گرفته است، علت تقارن مولکولهای حیات روی زمین است. این مواد حتی ممکن است در خارج از منظومه شمسی ما تشکیل شده باشند. درنهایت سحابی خورشیدی احتمالا در محیطی از ستارگان پرجرم شکل یافته است. در چنین محیطی، امواج فروسرخی به طور مدور در یک جهت قطبی شده اند، دیده میشود.

این یافته ها روشن میکند که انتخاب یک فرم از فرمهای مولکولهای کیرال، به عنوان مولکولهای حیات که روی زمین مشاهده شده اند، به علت تصادف یا شانس نیست بلکه بیشتر به علت یک مکانیسم فیزیکی قطعی است.

1-      در دهه 1980 لوئیس د-هندکورت تکنیکی را ابداء نمود که می توانست ذرات یخ بین ستاره ای را در آزمایشگاه تولید کند.

2-      سحابی جبار به طور مداوم امواج نور قطبی شده را در سطوح17% در امواج فروسرخ تولید میکند. محاسبه شده که این امواج در حیطه ماوراء بنفش نیز تابیده میشوند، امواجی که قادرند نیروی کوالانسی بین اتمای مولکولهای یخ را بشکنند.

ترجمه و گرداوری: رضا طامهری

منبع: nasa.gov

Sciencedaily.com