میکروصاعقه‌؛ کلید معمای پیدایش حیات در زمین اولیه

مطالعه‌ای جدید نشان داده که حیات روی زمین ممکن است با جرقه‌های الکتریکی بسیار کوچکی که از برخورد امواج دریا و آبشارها ایجاد می‌شوند، آغاز شده باشد.

این جرقه‌های ریز که «میکروصاعقه» نام دارند، زمانی شکل می‌گیرند که قطرات آب ناشی از برخورد امواج به یکدیگر برخورد کرده و تجزیه شوند.

به گزارش روزیاتو، محققان دانشگاه استنفورد موفق شدند این بارهای الکتریکی میکروسکوپی را در محیط آزمایشگاهی ایجاد و آن‌ها را با ترکیبات گازی موجود در جو اولیه زمین ترکیب کنند.

این واکنش منجر به تشکیل زنجیره‌هایی از مولکول‌های آلی شد که شامل اجزای اصلی سازنده DNA نیز هستند.

تا پیش از این، تصور می‌شد که میلیاردها سال پیش، صاعقه‌های مکرر در جو زمین، انرژی لازم برای شکل‌گیری حیات را فراهم کرده‌اند.

بااین‌حال، نظریه قدیمی میلر-اوری که بر این فرض استوار بود، اشکالاتی داشت؛ از جمله این‌که صاعقه پدیده‌ای نادر است و احتمال وقوع آن به‌حدی نبوده که بتواند انرژی کافی برای شکل‌گیری حیات در اقیانوس‌های وسیع را تأمین کند.

اما نظریه جدید «میکروصاعقه» نشان می‌دهد که این واکنش‌های شیمیایی می‌توانسته‌اند به‌طور مداوم و در هر نقطه‌ای که آب وجود داشته، رخ دهند.

پروفسور ریچارد زار از دانشگاه استنفورد توضیح داده که در زمین اولیه، آب به‌طور مداوم روی سطوح مختلف پاشیده می‌شده و این شرایط، بستر مناسبی برای وقوع واکنش‌های شیمیایی لازم برای پیدایش حیات فراهم کرده است.

تحقیقات پیشین نشان داده‌اند که جو اولیه زمین شامل ترکیبی از گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، نیتروژن، متان، آمونیاک و هیدروژن بوده است.

برخی از این مطالعات پیشنهاد کرده‌اند که این جو عمدتاً از دی‌اکسید کربن و نیتروژن تشکیل شده بوده و مقدار متان و آمونیاک در آن کمتر بوده است.

در سال ۱۹۵۲، دو دانشمند آمریکایی، استنلی میلر و هارولد یوری، فرضیه‌ای را ارائه کردند که طبق آن جو زمین می‌توانسته شرایط لازم برای تولید ترکیبات آلی را فراهم کند.

اکنون، پس از بیش از ۷۰ سال، تیم تحقیقاتی پروفسور زار موفق شده یکی از مولکول‌های آلی تولیدشده در این فرآیند را شناسایی کند: یوراسیل، ترکیبی که دارای پیوندهای کربن-نیتروژن است.

پیوندهای کربن-نیتروژن نقشی حیاتی در ترکیبات زیستی امروزی دارند، زیرا در ساختار پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و کلروفیل یافت می‌شوند.

یوراسیل یکی از اجزای اصلی DNA و RNA محسوب می‌شود، مولکول‌هایی که مسئول ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی در موجودات زنده هستند.

RNA یک مولکول تک‌رشته‌ای است که به‌عنوان دستیار مولکولی DNA عمل می‌کند، درحالی‌که DNA ساختاری دو رشته‌ای دارد و تمام اطلاعات موردنیاز برای عملکرد سلول‌های بدن را در خود جای داده است.

این کشف جدید نشان داده که مواد آلی موردنیاز برای پیدایش حیات، احتمالاً نه از طریق برخورد صاعقه و نه از طریق شهاب‌سنگ‌ها، بلکه مستقیماً در آب‌های زمین اولیه وجود داشته‌اند.

اما منبع این الکتریسیته در آب‌های ماقبل تاریخ چه بوده؟ زار و همکارانش دریافتند که زمانی که آب به‌شکل قطرات ریز پخش می‌شود، بارهای الکتریکی متفاوتی ایجاد می‌کند.

به‌طور خاص، قطرات بزرگ‌تر اغلب بار مثبت دارند، درحالی‌که قطرات بسیار ریز دارای بار منفی هستند.

به‌طور معمول، اتم‌های آب تعداد برابری پروتون و الکترون دارند، اما هنگام تبدیل شدن به قطرات ریز، برخی از آن‌ها الکترون از دست می‌دهند یا دریافت می‌کنند و این امر موجب شکل‌گیری بارهای الکتریکی متفاوت می‌شود.

به عبارت دیگر، زمانی که موجی به ساحل برخورد می‌کند یا قطرات آب از آبشار به اطراف پاشیده می‌شوند، ذرات آب می‌توانند الکترون از دست بدهند و دارای بار مثبت شوند، یا الکترون دریافت کنند و بار منفی پیدا کنند.

مطالعه منتشرشده در مجله Science Advances نشان داده که وقتی دو قطره با بارهای مخالف به هم نزدیک می‌شوند، جرقه‌های الکتریکی کوچکی ایجاد می‌شود که به آن «میکروصاعقه» گفته می‌شود. این جرقه‌ها با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند، اما مقدار انرژی زیادی در خود دارند.

در آزمایشی که برای بررسی این پدیده انجام شد، زمانی که قطرات آب با مخلوطی از گازهای نیتروژن، متان، دی‌اکسید کربن و آمونیاک ترکیب شدند، سه ترکیب آلی مهم به وجود آمدند. این ترکیبات شامل سیانید هیدروژن، اسید آمینه‌ای به نام گلیسین و یوراسیل بودند.

 زار نتیجه‌گیری کرده که برخلاف تصور رایج، آب نه‌تنها یک ماده بی‌اثر نیست، بلکه زمانی که به‌صورت قطرات ریز پخش می‌شود، می‌تواند واکنش‌های شیمیایی شدیدی ایجاد کند. او بر این باور است که امواج اقیانوس و آبشارها، منشأ واقعی پیدایش حیات روی زمین بوده‌اند.

هرم بروتالیستی مشهور با کاربری مذهبی در شهر رم (+عکس)

بیشتر بخوانید:

دانشمندان چینی: دوز پایین نیکوتین می‌تواند سرعت پیری مغز را کم کند

تماشاخانه

ساعت آبی مسجد همت؛ ساعتی مدرن با پیشینه‌ای هزاران ساله / شبیه ساعت جاری زمان در برلین و در مرکز خرید اروپا

سارا برومند و دخترانی که هرگز به خانه نرسیدند

فیلم های دیگر