دانشمندان می‌گویند شاید در مورد منشاء حیات اشتباه کرده باشیم

در یک مطالعه جدید، دانشمندان میزان آمینواسیدها را پیش و پس از «آخرین جد مشترک جهانی» یا همان LUCA اندازه‌گیری کرده‌اند. این موجود، نخستین شکل از حیات روی زمین است که تمام گونه‌های دیگر از آن منشعب شده‌اند. بررسی شرایط زمین حدود چهار میلیارد سال پیش، می‌تواند به ما در جست‌وجوی حیات در انسلادوس قمر زحل نیز کمک کند.

پژوهشگران اکنون معتقدند باید درک خود از چگونگی شکل‌گیری نخستین ژن‌ها را بازبینی کنیم. تاکنون اجماعی وجود داشت مبنی بر اینکه آمینواسیدها، آجرهای سازنده‌ی ژن‌ها، به ترتیب خاصی وارد فرایند زیستی شده‌اند. اما پژوهشگران دانشگاه آریزونا می‌گویند که این ترتیب ممکن است تحت تأثیر برداشت‌های جانبدارانه‌ی ما از منابع زیستی در برابر منابع غیرزیستی قرار گرفته باشد.

به بیان دیگر، مدل کنونی ما از تاریخ ژن‌ها ممکن است نقش «پیشاحیات» (protolife) را که شامل مولکول‌هایی مانند RNA و پپتیدها بوده، کمتر از واقعیت ارزیابی کرده باشد. هرچند شناخت ما از آن دوران بسیار دور هرگز کامل نخواهد بود، اما پژوهش درباره‌ی زمین اولیه نه‌تنها می‌تواند داستان پیدایش خود ما را روشن‌تر کند، بلکه در جست‌وجوی حیات در دیگر نقاط جهان نیز راهگشا است.

این پژوهش در مجله Proceedings of the National Academy of Science منتشر شده و به سرپرستی جوانا ماسل و با نویسندگی سوسان وهبی انجام شده است. آنان توضیح می‌دهند که اجزای اساسی پروتئین‌های ما (یعنی آمینواسیدها) قدمتی حدود چهار میلیارد سال دارند و به آخرین جد مشترک تمام موجودات زمین بازمی‌گردند. این زنجیره‌ها که از ده‌ها آمینواسید تشکیل شده‌اند و «دامنه‌های پروتئینی» نام دارند، به گفته‌ی وهبی «مثل چرخ یک خودرو هستند؛ قطعه‌ای که می‌تواند در مدل‌های مختلف استفاده شود و از خود خودرو هم قدیمی‌تر است».

این گروه با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی و داده‌های مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی، درختی تکاملی از این دامنه‌های پروتئینی ترسیم کردند؛ عناصری که تا دهه‌ی ۱۹۷۰ حتی شناخته‌شده نبودند. پیشرفت علم در این زمینه در چند دهه‌ی اخیر چشمگیر بوده است.

یکی از تغییر پارادایم‌های مهم در این پژوهش، پیشنهاد بازنگری در ترتیب ظهور ۲۰ آمینواسید اصلی در زمین اولیه است. دانشمندان استدلال می‌کنند که مدل فعلی بیش از حد بر فراوانی نسبی هر آمینواسید در موجودات اولیه تکیه دارد و فرض می‌کند آن‌که بیشترین حضور را داشته، حتماً نخستین بوده است. این یافته با پژوهش‌های قبلی هم‌راستا است، از جمله مقاله‌ای در سال ۲۰۱۷ که نشان می‌داد آمینواسیدهای ما «بهترین انتخاب‌های ممکن» بوده‌اند، نه صرفاً محصول تصادف. همچنین، پژوهش جدید پیشنهاد می‌کند که آمینواسیدها ممکن است از بخش‌های متفاوتی از زمین جوان سرچشمه گرفته باشند، نه از محیطی یکنواخت.

یکی از موارد جالب، آمینواسید تریپتوفان (با نماد W) بود که به خاطر ایجاد احساس خواب‌آلودگی پس از خوردن بوقلمون شهرت دارد. به گفته‌ی پژوهشگران «اجماع علمی این است که W آخرین آمینواسید واردشده به کد ژنتیکی بوده»، اما داده‌های آنان نشان داد که پیش از LUCA حدود ۱.۲ درصد از آمینواسیدها را شامل می‌شده، در حالی که پس از آن این رقم به ۰.۹ درصد کاهش یافته؛ اختلافی ۲۵ درصدی که از نظر علمی قابل توجه است.

پرسش این است که چرا آخرین آمینواسید تکاملی باید در دوران پیش از منشعب شدن حیات بیشتر وجود داشته باشد؟ پژوهشگران فرض کردند که شاید توضیح شیمیایی این پدیده به نسخه‌ای حتی کهن‌تر از مفهوم ژنتیک اشاره دارد. به گفته‌ی آنان «ساخت گام‌به‌گام کد ژنتیکی کنونی و رقابت میان کدهای باستانی می‌توانسته هم‌زمان رخ دهد و جالب‌تر اینکه کدهای باستانی احتمالاً از آمینواسیدهای غیرمعمول نیز استفاده می‌کرده‌اند». این فرآیندها ممکن است در نزدیکی شکاف‌های گرمابی قلیایی شکل گرفته باشند؛ همان مناطقی که گمان می‌رود نقشی کلیدی در آغاز حیات داشته‌اند، هرچند موجودات اولیه مدت زیادی در آنجا دوام نیاوردند.

پژوهشگران اضافه کردند که برای آزمودن این فرضیه در مقیاس فرازمینی نیازی نیست خیلی دور برویم. آنان نوشتند: «سنتز غیرزیستی آمینواسیدهای آروماتیک ممکن است در مرز آب و سنگ اقیانوس زیرسطحی انسلادوس امکان‌پذیر باشد». انسلادوس یکی از اقمار زحل است و شاید این به معنای آن باشد که ما به برگزاری «جشن بلوک‌های منظومه شمسی» نزدیک‌تر از آنیم که تصور می‌کنیم.