زندگی بر روی زمین ممکن است منشأ برون‌زمینی داشته‌باشد

Life On Earth Shockingly Comes from out of This World

زمین در هنگام آغاز حیات روی آن، شرایط بسیار مناسبی نداشت. در واقع، بر اساس پژوهشی تازه، زندگی بر روی زمین ممکن است منشأ برون‌زمینی داشته‌باشد.

Nir Goldman در مؤسّسه‌ی LLNL و همکارش Isaac Tamblyn در دانشگاه Ontario Institute of Technology دریافتند که ستاره‌های دنباله‌دارِ یخی که میلیون‌ها سال پیش به زمین برخورد‌می‌کردند، با فراهم کردن زمینه‌ی پیدایش مولکول‌های پیچیده‌ی زیستی مانند پروتئین‌ها و جفت‌های DNA و RNA، زمینه‌ساز آغاز زندگی بر روی زمین بوده‌اند.

ستاره‌های دنباله‌دار دارای مولکول‌های ساده‌ و گوناگونی مانند آب، آمونیاک،‌‌ متانول و کربن‌دی‌اکسید هستند ونیز چنین برخوردهایی در سطح نجومی، می‌تواند سبب آزاد شدن انرژی عظیمی شود که خود آغازگر واکنش‌های گسترده‌ی شیمیایی است.

Goldman می‌گوید:«ورود این موادّ آلی به زمین از راه ستاره‌های دنباله‌دار و شهاب‌سنگ‌ها، ممکن است تا ۱۰ تریلیون کیلوگرم در سال باشد که این مقدار بسیار بیشتر از آن مقداری است که پیش از آن بمباران‌ها در زمین وجود داشته‌است.»

Goldman با استفاده از ابرکامپیوترهای LLNL و مدل‌های تازه، توانست تا صدها پیکوثانیه از این برخوردها را شبیه‌سازی‌کند، در حالی که پیش از این، ۱۰ تا ۳۰ پیکوثانیه از آن شبیه‌سازی‌شده‌بود.

ستاره‌های دنباله‌دار از ۱.۶ تا ۵۶ کیلومتر طول دارند. آن‌ها به هنگام عبور از اتمسفر زمین، از خارج به شدّت داغ می‌شوند، در حالی که درون آن‌ها هنوز سرد باقی‌می‌ماند. برخورد شدید این ستاره‌های دنباله‌دار، به دنبال کاهش شدید فشار، موج شوک ایجاد‌می‌کند. این امواج سبب ایجاد فشارها و دماهای شدید در درون ستاره‌های دنباله‌دار، پیش از رسیدنشان به سطح زمین، می‌شود که واکنش‌های آن‌ها را تحت تأثیر قرار‌می‌دهند و می‌تواند سنتزهای زیستی را به‌راه‌بیندازد.

این گروه دریافت که فشار و دمای ناشی از شوک متوسّط (حدوداً فشار ۳۶۰۰۰۰ اتمسفر و دمای ۴۶۰۰ فارنهایت) در یک یخ غنی از کربن‌دی‌اکسید، سبب ایجاد تعدادی هتروسایکل‌های نیتروژن‌دار می‌شود که پس از منبسط و سرد شدن به هیدروکربن‌های آروماتیک تجزیه‌می‌شوند. این ترکیب‌ها پیش‌زمینه‌ای برای پیدایش بازهای آلیِ جفت‌هایِ DNA و RNA شناخته شده‌اند.

در مقابل، فشار و دمای ناشی از شوک‌های شدیدتر (حدوداً فشار ۴۸۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰۰ اتمسفر و دمای ۶۲۰۰ تا ۸۱۸۰ فارنهایت) سبب ایجاد متان، فرمالدئید و مولکول‌های طویل کربنی می‌شود. این ترکیبات پیش‌زمینه‌ای برای پیدایش آمینواسیدها و سنتزهای پیچیده‌ی زیستی شناخته‌شده‌اند.

Goldman گفت:«برخورد ستاره‌های دنباله‌دار می‌تواند بدون نیاز به عوامل خاصّی مانند وجود کاتالیزگرها و پرتو فرابنفش ونیز شرایط خاصّ محیطی در یک سیّاره، سبب سنتز مولکول‌های زیستی شود. این یافته‌ها، ما را در فهمِ اهمّیّتِ نقشِ چنین برخوردهایی برای پیدایش حیات، چه در زمین و چه در دیگر سیّاره‌ها،‌ یاری‌می‌دهد.»

بن‌مایه

Advertisements

توالی ژنوم کاج نوئل تعیین شد: بزرگترین ژنوم نگاشته‌شده

Norway Spruce Genome Sequenced: Largest Ever to Be Mapped

دانشمندان سوئدی توالی ژنوم Norway spruce (درخت کریستمس) را که اهمیت تجاری و اکولوژیکی زیادی دارد، تعیین‌کردند و این ژنوم بزرگترین ژنومی است که تاکنون نگاشته‌شده‌است. این ژنوم پیچیده بوده و ۷ بار از ژنوم انسان بزرگتر است.

این پژوهش گسترده به سرپرستی UPSC و SciLifeLab در استکهلم انجام‌گرفت و نتیجه‌ی آن در مجلّه‌ی Nature به‌چاپ‌رسید. همچنین این پژوهش مورد توجّه صنعت جنگل‌داریِ بسیاری از کشورهای دنیا قرارگرفت.

دانشمندان حدود ۲۹۰۰۰ ژنِ عملکردی را شناسایی‌کرده‌اند که اندکی بیشتر از ژن‌های موجود در انسان است. حال، این پرسش مطرح‌می‌شود که چرا ژنوم کاج نوئل ۷ برابر بزرگتر از انسان است؟ بر اساس این پژوهش، این بزرگ بودنِ ژنوم ناشی از توالی‌های طولانی و تکرار شونده‌ی DNA است که در طی چند صد میلیون سال از تاریخ تکاملی انباشته‌‌شده‌اند. گونه‌های دیگر گیاهی و جانوری مکانیسم‌های کارامدی در جهت حذف این ژن‌های تکرارشونده دارند امّا به نظر می‌رسد که کاج‌ها این توانایی را ندارند.

پروفسور Pär Ingvarsson می‌گوید:«جالب توجّه است که با وجود این بارگذاری ژنتیکی نالازم، کاج نوئل بسیار خوب کار‌می‌کند. گرچه بعضی از این ژن‌ها کارکردی دارند، امّا عجیب به نظر‌می‌رسد که این بزرگی زیاد ژنوم برای آن‌ها مفید باشد.»

بزرگترين چالش این پژوهش یافتن حدود ۲۰ میلیارد حرف (نوکلئوتید) در کد ژنتیکی کاج نوئل با ترتيب درست بود.

پروفسور Stefan Jansson توضیح می‌دهد:«یک کتاب‌خانه را با ده‌هزار کتاب که قطر هر یک به اندازه‌ی قطر کتاب مقدّس مسیحیان است، تصوّر کنيد که با زبانی که تنها چهارنوع حرف دارد، نوشته‌شده‌‌است. اگر فردی صد نسخه‌ی یکسان از ده‌هزار عنوان کتاب را پاره‌پاره‌کند و آن‌ها را با هم مخلوط‌کند و از شما بخواهد که هر یک را در جای درست قرار‌دهید، به دشواری کار پی‌می‌برید.»

پروفسور Joakim Lundeberg گفت:«ما در این پژوهش به دلیل سروکار داشتن با این توالی بزرگ DNA، مجبور به سفارشی‌سازی کامپیوترها و بازنویسی برنامه‌های کامپیوتری که در پژوهش‌های مشابه استفاده‌می‌شد، شدیم. همچنین با محدودیت‌های حجمی برای ذخیره‌سازی این اطلاعات عظیم روبرو بودیم. SciLifeLab با توالی‌یابی و آنالیز بزرگترین ژنوم نگاشته‌شده، نشان‌داد که در بالاترین سطح تحقیقاتی بین‌المللی قرار‌دارد.»

بن‌مایه