Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

کشف واحد های دی ان ای در منظومه زحل
ساعت ۱۱:۱۸ ‎ق.ظ روز پنجشنبه ۱۱ شهریور ۱۳۸٩  
دانشمندان توانسته‌اند با شبیه‌سازی شرایط جوی و سطح بزرگ‌ترین قمر سیاره زحل در آزمایشگاه، یکی از مولفه‌های اصلی دی.ان.ای را تولید کنند.کشف واحدهای دی.ان.ای در منظومه زحل

بر اساس یک مطالعه آزمایشگاهی،‌ تاباندن تابش ایکس به جو تیتان،‌ بزرگ‌ترین قمر سیاره زحل، یکی از مولفه‌های اصلی دی.ان.ای را تولید می‌کند. با این که این تاثیر تنها در دوره‌ای خاص اتفاق می‌افتد،‌ اما با توجه به رسیدن آب به تیتان از طریق اصابت شهاب‌سنگ‌ها،‌ این یافته می‌تواند شاهدی دیگر بر آماده‌ شدن تیتان برای ایجاد حیات باشد.

 

 

تیتان در مقایسه با هر جرم دیگری در منظومه شمسی، شبیه‌ترین شرایط را به سیاره زمین دارد. تیتان قاره، ‌دریاچه، ‌ابر و حتی احتمالا باران دارد؛ اما صخره‌هایش یخی و بارانش از جنس گاز متان (همان گاز شهری) است. ممکن است زیر یخ‌‌ها،‌ اقیانوسی از آب مایع نیز وجود داشته باشد که بتواند منزل‌گاهی برای حیات باشد. تیتان با داشتن نیتروژن فراوان در جوش و فراوانی مواد آلی،‌ به نظر مدلی از زمین اولیه می‌آید.

اما حیات در زمین چطور شروع شد و آیا شانسی برای یک فرایند مشابه بر روی تیتان وجود دارد؟ سال‌هاست پژوهشگران می‌کوشند ظهور حیات را در زمین اولیه بیازمایند. آنها، موادی را که تصور می‌شود در آن زمان وجود داشته‌اند، در آزمایشگاه با برق و فوتون‌های پرانرژی برخورد می‌دهند و شرایط نخستین زمین را‌ بازسازی می‌کنند. اولین آزمایش از این دست که آزمایش میلر- ‌اوری نامیده می‌شود، در اوایل دهه 1950/ 1330 انجام شد که توانست اسیدهای آمینه، ‌یعنی واحدهای ساختار پروتئین‌ها را تولید کند.

پایه دی.ان.ای
طی 50 سال بعد از آن،‌ گروه‌های بسیاری با استفاده از منابع انرژی گوناگون و گازهای مختلف،‌ مدل اولیه استانلی میلر و هارولد اوری را گسترش دادند تا شرایط روی زمین و نیز غبار بین‌سیاره‌ای و تیتان را شبیه‌سازی کنند.

در سال 1984/ 1363 گروهی به سرپرستی کارل ساگان توانست در شرایطی مشابه با تیتان و استفاده از جرقه الکتریکی به عنوان آذرخش،‌ آدنین، ‌یکی از 5 مولفه اصلی دی.ان.ای و آر.ان.ای را تولید کند. اما تاکنون هیچ شاهدی از روی دادن آذرخش بر روی تیتان به دست نیامده است. آزمایش‌هایی که جو مشابه تیتان را مورد اصابت فوتون‌هایی مشابه آن‌چه از خورشید دریافت می‌کند، قرار می‌دهند؛‌ تنها توانسته‌اند مولفه‌های زیستی مانند بنزن را بسازند. و حالا پژوهشگرانی به سرپرستی سرجیو پیلینگ در دانشگاه کاتولیک ریودوژانیرو در برزیل توانسته‌اند برای اولین بار، بنیاد آدنین را با استفاده از فوتون‌ها بسازند.

ضربه‌های دیرین
آن‌ها به جای استفاده از تابش فرابنفش،‌ مانند مطالعات پیشین، از تابش ایکس کم‌انرژی استفاده کرده‌اند. به گفته پیلینگ،‌ این نوع تابش ایکس می‌تواند تا ژرفای بیشتری به جو تیتان نفوذ کند و به مناطق فشرده‌تری وارد شود. به علاوه تابش ایکس واکنش‌های شیمیایی متفاوتی را در جو تیتان موجب می‌شود.

آن‌ها با ترکیبی از گازهای نیتروژن و متان، جو فعلی تیتان را شبیه‌سازی کردند و برای شبیه‌سازی زمان بمباران دنباله‌دارها و سیارک‌های حاوی آب،‌ به این مجموعه آب افزودند؛‌ رویدادی که اوایل تشکیل منظومه شمسی بسیار فراوان اتفاق می‌افتاد.

لایه یخی آب‌نمکی که زیر این جو قرار گرفته، ‌آن را به صورت قطرات ریز مایع در می‌آورد که مثل شبنم روی سطح یخ‌زده تیتان می‌نشینند.

گرمای فوق‌العاده
سپس پژوهشگران این مجموعه را برای مدت سه روز با تابش ایکس بمباران کردند، مانند آن‌چه تیتان در طول حدود 7 میلیون سال، ‌از خورشید دریافت می‌کند. بعد از آن در لایه هنوز یخ‌زده آثاری از مواد زیستی یافت شد، اما نه در حدی که بتوان آن‌ها را واحدهای ساختار حیاتی دانست. اما وقتی این مجموعه به دمای اتاق رسید، ‌آدنین پدیدار شد.

بنابراین می‌توان گفت که حیات اولیه تیتان برای فعال شدن نیاز به دمای فوق‌العاده بالا دارد. به گفته پژوهشگران، اگر در تاریخ تیتان، دوره‌ای گرم وجود داشته باشد، ‌مثلا بر اثر اصابت شهاب‌سنگ‌ها یا فعالیت‌های آتشفشانی، نوعی حیات اولیه می‌توانسته روی تیتان پدید آمده باشد. به عقیده آن‌ها، چند میلیارد سال بعد که خورشید به ستاره غول‌پیکر سرخ‌رنگی تبدیل می‌شود و تا مدار فعلی زمین متورم خواهد شد، تیتان به اندازه کافی گرم خواهد شد.

یک مولکول
کریس مک‌کی،‌ زیست‌شناس نجومی ناسا، با این‌که این کار را جالب می‌داند؛ اما معتقد است آغاز حیات روی تیتان بسیار دشوار است. وی می‌گوید: «سنتز آدنین بسیار مهم است، اما از آن‌جایی‌که تیتان فاقد آب و در نتیجه فاقد مولکول‌های حاوی اکسیژن است،‌ سنتزهای پیش از حیات به جایی نخواهند رسید. اما اگر بر اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها، ‌آب به سطح تیتان برسد، ‌آن وقت شاید اتفاق‌هایی بیافتد. خیلی جالب است که علم شیمی تا کجا می‌تواند پیش برود.»

جاناتان لونین از دانشگاه آریزونا هم با این ایده موافق است. وی می‌گوید: « کار جالبی است، اما پتانسیلی برای تحولات بعدی به دست نمی‌دهد. آدنین تنها یکی از مولکول‌های متعددی است که حیات روی زمین از آن استفاده کرد. بنابراین ایجاد آن در آزمایش‌ها به معنای این نیست که تیتان دارای همه مولفه‌های حیاتی است که ما می‌شناسیم».

برخی پژوهشگران می‌اندیشند که میکروب‌های سطح تیتان ممکن است از هیدروژن تنفس کنند و از مولکول‌های زیستی آمده از بالای جو تغذیه کنند و متان دفع کنند. اما تاکنون شواهدی مبنی بر وجود حیات روی تیتان یافت نشده و حتی اگر روی آن گونه‌هایی از حیات وجود داشته باشد،‌ به احتمال فراوان از واحدهای ساختاری بسیار متفاوتی نسبت به حیات زمین استفاده می‌کند.

به ادامه مطلب رجوع کنید


ضربه‌های دیرین
آن‌ها به جای استفاده از تابش فرابنفش،‌ مانند مطالعات پیشین، از تابش ایکس کم‌انرژی استفاده کرده‌اند. به گفته پیلینگ،‌ این نوع تابش ایکس می‌تواند تا ژرفای بیشتری به جو تیتان نفوذ کند و به مناطق فشرده‌تری وارد شود. به علاوه تابش ایکس واکنش‌های شیمیایی متفاوتی را در جو تیتان موجب می‌شود.

آن‌ها با ترکیبی از گازهای نیتروژن و متان، جو فعلی تیتان را شبیه‌سازی کردند و برای شبیه‌سازی زمان بمباران دنباله‌دارها و سیارک‌های حاوی آب،‌ به این مجموعه آب افزودند؛‌ رویدادی که اوایل تشکیل منظومه شمسی بسیار فراوان اتفاق می‌افتاد.

لایه یخی آب‌نمکی که زیر این جو قرار گرفته، ‌آن را به صورت قطرات ریز مایع در می‌آورد که مثل شبنم روی سطح یخ‌زده تیتان می‌نشینند.

گرمای فوق‌العاده
سپس پژوهشگران این مجموعه را برای مدت سه روز با تابش ایکس بمباران کردند، مانند آن‌چه تیتان در طول حدود 7 میلیون سال، ‌از خورشید دریافت می‌کند. بعد از آن در لایه هنوز یخ‌زده آثاری از مواد زیستی یافت شد، اما نه در حدی که بتوان آن‌ها را واحدهای ساختار حیاتی دانست. اما وقتی این مجموعه به دمای اتاق رسید، ‌آدنین پدیدار شد.

بنابراین می‌توان گفت که حیات اولیه تیتان برای فعال شدن نیاز به دمای فوق‌العاده بالا دارد. به گفته پژوهشگران، اگر در تاریخ تیتان، دوره‌ای گرم وجود داشته باشد، ‌مثلا بر اثر اصابت شهاب‌سنگ‌ها یا فعالیت‌های آتشفشانی، نوعی حیات اولیه می‌توانسته روی تیتان پدید آمده باشد. به عقیده آن‌ها، چند میلیارد سال بعد که خورشید به ستاره غول‌پیکر سرخ‌رنگی تبدیل می‌شود و تا مدار فعلی زمین متورم خواهد شد، تیتان به اندازه کافی گرم خواهد شد.

یک مولکول
کریس مک‌کی،‌ زیست‌شناس نجومی ناسا، با این‌که این کار را جالب می‌داند؛ اما معتقد است آغاز حیات روی تیتان بسیار دشوار است. وی می‌گوید: «سنتز آدنین بسیار مهم است، اما از آن‌جایی‌که تیتان فاقد آب و در نتیجه فاقد مولکول‌های حاوی اکسیژن است،‌ سنتزهای پیش از حیات به جایی نخواهند رسید. اما اگر بر اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها، ‌آب به سطح تیتان برسد، ‌آن وقت شاید اتفاق‌هایی بیافتد. خیلی جالب است که علم شیمی تا کجا می‌تواند پیش برود.»

جاناتان لونین از دانشگاه آریزونا هم با این ایده موافق است. وی می‌گوید: « کار جالبی است، اما پتانسیلی برای تحولات بعدی به دست نمی‌دهد. آدنین تنها یکی از مولکول‌های متعددی است که حیات روی زمین از آن استفاده کرد. بنابراین ایجاد آن در آزمایش‌ها به معنای این نیست که تیتان دارای همه مولفه‌های حیاتی است که ما می‌شناسیم».

برخی پژوهشگران می‌اندیشند که میکروب‌های سطح تیتان ممکن است از هیدروژن تنفس کنند و از مولکول‌های زیستی آمده از بالای جو تغذیه کنند و متان دفع کنند. اما تاکنون شواهدی مبنی بر وجود حیات روی تیتان یافت نشده و حتی اگر روی آن گونه‌هایی از حیات وجود داشته باشد،‌ به احتمال فراوان از واحدهای ساختاری بسیار متفاوتی نسبت به حیات زمین استفاده می‌کند.