چگونگی شروع حیات بر روی کره زمین از بنیادی‌ترین پرسش‌های بشر طی قرن‌های گذشته بوده است. به‌تازگی شیمیدانان پس از تحقیقات فراوان، توانستند پاسخی برای منشا حیات در این کره خاکی بیابند.
زندگی چگونه روی زمین آغاز شد؟ محققان دریافتند که پاسخ این سوال به مولکول آب بازمی‌گردد و قطرات آب یک عنصر مخفی برای آغاز حیات روی زمین هستند. واکنش‌های انجام شده در آب همچنین می‌توانند به توسعه سریعتر داروها برای درمان سخت‌ترین بیماری‌های بشریت منجر شوند.
شیمی مبتنی بر مولکول آب
شیمیدانان دانشگاه پردو، مکانیسمی را برای واکنش‌های تشکیل دهنده پپتید در آب کشف کرده‌اند، چیزی که برای دهه‌ها دانشمندان را گیج کرده بود. شیمیدانان با کشف این کلید شیمی اولیه زمین، توانستند به مکانیسمی دست یابند که می‌تواند مسیرهای جدیدی را برای سرعت بخشیدن به سنتز شیمیایی به‌منظور کشف دارو باز کند.
«گراهام کوکز»، استاد برجسته شیمی تحلیلی در کالج علوم پردو، در مورد این کشف هیجان‌انگیز می‌گوید: «این اساساً شیمی پشت سرچشمه حیات است. این اولین دستاوردی است که نشان می‌دهد مولکول های اولیه، اسیدهای آمینه ساده، به طور خود به خود پپتیدها (بلوک‌های سازنده حیات) را در قطرات آب خالص تشکیل می‌دهند. این یک کشف دراماتیک است.»
این شیمی مبتنی بر آب، علاوه‌بر اینکه منجر به تشکیل پروتئین‌ها و در نهایت ایجاد حیات روی زمین می‌شود، می‌تواند به توسعه سریعتر داروها برای درمان ناتوان‌کننده‌ترین بیماری‌های بشریت منجر شود. کشف این تیم در تاریخ 3 اکتبر 2022 در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد.
معمای تشکیل حیات روی کره زمین
دانشمندان برای دهه‌های متوالی معتقد بودند که زندگی روی زمین از اقیانوس‌ها آغاز شده است. با این حال، شیمی پشت این باور یک معما باقی مانده است. تاکنون تصور می‌شد که اسیدهای آمینه اولیه از طریق شهاب سنگ‌ها به زمین رسیده و سپس با متصل شدن به یکدیگر پپتیدها و درنهایت حیات را بر روی کره زمین تشکیل دادند.
به طرز عجیبی، این فرآیند مستلزم از دست دادن یک مولکول آب است که در یک محیط مرطوب، آبی یا اقیانوسی بسیار غیرممکن به نظر می‌رسد. زمین اولیه برای تشکیل حیات، علاوه‌بر آب به فضایی دور از آب نیز نیاز داشت. کوکز، متخصص طیف سنجی جرمی و شیمی اولیه زمین، به همراه تیم تحقیقاتی خود پاسخ این معما را کشف کرده‌اند: «آب همه جا خیس و مرطوب نیست!»
جایی که قطره آب با جو برخورد می‌کند، واکنش‌های بسیار سریعی می‌تواند رخ دهد و اسیدهای آمینه غیر زنده را به اجزای سازنده زندگی تبدیل کند. بنابراین، مناظر حاصلخیز برای تکامل حیات در مکان‌هایی بود که قطرات آب دریا به هوا پرتاب می‌شدند، امواج به زمین می‌کوبیدند، یا حتی جایی که آب شیرین از یک شیب تند به پایین می‌آمد.
این اولین دستاوردی است که نشان می‌دهد مولکول‌های اولیه، به طور خود به خودی پپتیدها را در قطرات آب خالص تشکیل می‌دهند. شیمیدانان بیش از 10 سال است که از طیف‌سنج‌های جرمی برای بررسی واکنش‌های شیمیایی در قطرات حاوی آب استفاده می‌کنند. کوکز گفت: «سرعت واکنش‌ها در قطرات، صدها یا حتی میلیون‌ها برابر سریعتر از واکنش‌های شیمیایی مشابه در محلول‌های حجیم است.»
سرعت سریع این واکنش‌ها کاتالیزورها را غیرضروری می‌کند، واکنش‌ها را سرعت می‌بخشد و در مورد شیمی اولیه زمین، تکامل حیات را ممکن می‌کند.
تمرکز دهه‌ها تحقیق علمی بر چگونگی کارکرد این مکانیسم
راز چگونگی پیدایش حیات بر روی زمین می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا چرایی این اتفاق را بهتر درک کنند. این موضوع همچنین می‌تواند به جستجوی آن‌ها برای یافتن حیات فرازمینی در سیارات دیگر یا حتی قمرها کمک کند.
درک اینکه چگونه اسیدهای آمینه خود را به پروتئین‌ها و در نهایت عناصر تشکیل دهنده حیات بر روی کره زمین تبدیل می‌کنند، درک دانشمندان از سنتز شیمیایی را متحول خواهد کرد. همین شیمی ممکن است به طور بالقوه به شیمیدان‌ها کمک کند تا با تسریع فرآیندهای کلیدی، داروها و درمان‌های جدیدی برای بیماری‌ها را شناسایی و ایجاد کنند.
کوکز گفت: «اگر شب‌ها در محوطه دانشگاهی قدم بزنید، ساختمان‌هایی با چراغ‌های همیشه روشن خواهید دید که در آن‌ها شیمیدانان بی‌وقفه در حال کار و پژوهش هستند. آزمایش‌ها آنقدر زمان‌بر است که محققان روزها یا هفته‌ها برای رسیدن به پاسخی قانع‌کننده باید روی آن‌ها کار کنند. با تمام این تلاش‌ها، ما توانستیم با استفاده از شیمی قطره‌ای دستگاهی بسازیم که اکنون در پوردو استفاده می‌شود تا سنتز مواد شیمیایی و داروهای جدید بالقوه را تسریع بخشد.»
منبعscitechdaily
