بر اساس پژوهشهایی که بر روی باقیماندههای سنگوارهای باکتریها انجام شده است، دانشمندان بر این باورند که زندگی بیش از چهار میلیارد سال پیش، به شکل جاندارانی بسیار ساده و تکیاختهای بر سطح زمین پدیدار شد. با گذشت زمان، این موجودات توانستند فرایندهایی مانند فتوسنتز و تولیدمثل جنسی را در ساختار خود بگنجانند و بهتدریج زمینه را برای پیدایش موجودات پیچیدهتر، جانداران چندیاختهای، گیاهان و در نهایت جانورانی مانند پستانداران فراهم کنند. با وجود این توافق علمی گسترده، هنوز روشن نیست که ترکیبات غیرآلی چگونه در کنار هم قرار گرفتند تا مولکولهای آلی را به وجود آورند؛ مولکولهایی که در نهایت به سامانههای خودتکثیرشونده تحول پیدا کردند.
پذیرفتهشدهترین نظریه در اینباره که «خودزایی» یا abiogenesis نام دارد، بیان میکند که زندگی بهطور طبیعی از مادهی بیجان پدید آمده است. با این حال، مراحل دقیق تکاملیِ منتهی به نخستین سامانههای زیستی همچنان نامعلوم است. در یک مقالهی تازه، گروهی بینالمللی از پژوهشگران از ژاپن، مالزی، بریتانیا و آلمان پیشنهاد میکنند که پاسخ این معما ممکن است در ژلهای سطحیِ پیشازیستی نهفته باشد؛ ساختارهایی که احتمالاً مدتها پیش از ظهور نخستین سلولها بر سطح زمین وجود داشتهاند. این پژوهش چشمانداز تازهای دربارهی خاستگاه زندگی بر زمین ارائه میدهد و همچنین میتواند مسیرهای تازهای برای جستوجوی حیات در دیگر نقاط جهان هستی ترسیم کند.
سرپرستی این گروه را دکتر رامونا خانوم، میکروبیولوژیست و اخترزیستشناس مرکز علوم فضایی (ANGKASA) در دانشگاه ملی مالزی (UKM) بر عهده داشت. تعدادی از همکاران او از مرکز ANGKASA، مؤسسه میکرو مهندسی و نانوالکترونیک (IMEN)، مؤسسه شیمی فیزیک در دانشگاه دویسبورگ-اسن، دفتر همکاری پژوهش و دانشگاه–دولت–جامعه در دانشگاه هیروشیما و دانشگاه لیدز در این پژوهش مشارکت داشتند. مقالهی آنها با عنوان «ژلهای پیشازیستی؛ گهوارهی زندگی» بهتازگی در مجلهی ChemSystemsChem منتشر شده است.
اعتبار: نیرمل ساتیاسیلان
نظریهی «ژلمحور» این گروه بیان میکند که لایههای ژلمانندِ چسبیده به سطوح — که شباهت زیادی به بیوفیلمهای میکروبی دارند — میتوانستند مولکولهای آلی را در خود به دام اندازند و سازماندهی کنند. این ساختارهای ژلی میتوانستند بستری مناسب برای پدید آمدن سامانههای شیمیایی نخستین ایجاد کنند؛ سامانههایی که شاید رفتارهای آغازین سوختوسازی و خودتکثیرشوندگی را از خود نشان دادهاند و بدین ترتیب پایههای پیدایش زندگی امروزین را شکل دادهاند. این نظریه از ترکیب شیمی مادهی نرم و زیستشناسی نوین الهام گرفته شده است و نمونهی مشابه آن را میتوان در ژلهایی یافت که امروزه روی سنگها، در برکهها و حتی روی سازههای مصنوعی رشد میکنند.
به گفتهی پروفسور تونی ژیائو جیا، یکی از نویسندگان مقاله، این نظریه دیدگاهی متفاوت از نظریههای رایجِ خودزایی ارائه میدهد. او در بیانیهای از دانشگاه هیروشیما میگوید: «در حالیکه بسیاری از نظریهها بر عملکرد مولکولها و پلیمرهای زیستی تمرکز دارند، نظریهی ما نقش ژلها را در آغاز زندگی مطرح میکند.» جذابیت این نظریه در آنجاست که یکی از موانع اصلی شیمی پیشازیستی را هدف قرار میدهد: ژلها قادرند مولکولها را در فضاهای محدود متمرکز کنند، آنها را بهطور گزینشی نگه دارند و محیط را در برابر تغییرات شدید محافظت کنند. این ویژگیها همان فرایندهایی را فراهم میکنند که زندگی به آنها نیاز دارد تا شکل بگیرد.
وقتی این نظریه به حوزهی اخترزیستشناسی گسترش داده میشود، پیامدهای جالبتری پیدا میکند. براساس این دیدگاه، ممکن است ساختارهای ژلمانند مشابه — که پژوهشگران آنها را «زنو-فیلم» مینامند — بر روی سیارهها و قمرهای دیگر نیز وجود داشته باشند. این ژلها میتوانند از بلوکهای سازندهی کاملاً متفاوتی تشکیل شده باشند که با شرایط محیطی آن جرم نجومی سازگار است؛ بلوکهایی که حتی ممکن است به پیدایش گونههای زیستیِ «بیگانه» اما مبتنی بر قوانین مشابه شیمیایی منتهی شوند. این جنبه از نظریه مسیرهای تازهای برای جستوجوی حیات مطرح میکند: به جای تمرکز بر یافتن مولکولهای خاص، میتوان به دنبال ساختارهای ژلمانند خاص گشت.
کوهان چاندرو، یکی از نویسندگان و پژوهشگر مرکز علوم فضایی دانشگاه ملی مالزی، در اینباره میگوید:
«این فقط یکی از نظریههای متعدد در گسترهی پهناور پژوهشهای مربوط به زندگی است. اما چون نقش ژلها تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود، ما خواستیم نتایج پراکنده را گردآوری کرده و در قالب یک روایت منسجم، ژلهای اولیه را در مرکز بحث قرار دهیم.»
اعتبار: NASA/JPL-Caltech/SSI/Kevin M. Gill
این یافتهها میتوانند برای تیمهای علمی مأموریت JUICE آژانس فضایی اروپا و مأموریتهای Europa Clipper و Dragonfly ناسا الهامبخش باشند. هنگامی که JUICE و Europa Clipper در اوایل دههی آینده به مقاصد خود — یعنی قمرهای گانیمد و اروپا — برسند، شاید بتوانند در میان لایههای یخی این قمرها به دنبال ساختارهای ژلمانند بگردند. اما در تیتان، قمری از زحل که مأموریت دراگونفلای از سال ۲۰۳۴ آن را کاوش خواهد کرد، فرصتهای بیشتری برای بررسی این نظریه وجود دارد. محیط بسیار غنیِ پیشازیستی و ترکیبات آلی پیچیدهی تیتان احتمال ظهور ژلهای طبیعی را بیشتر میکند.
گام بعدی تیم پژوهشی، آزمایش مدل نظری خود در شرایط آزمایشگاهی خواهد بود. آنها قصد دارند بررسی کنند که ژلهای پیشازیستی چگونه از ترکیبات ساده و تحت شرایطی که در اواخر دوران هادِهآن — حدود چهار میلیارد سال پیش — بر زمین حکمفرما بوده، تشکیل شدهاند. همچنین آنان میخواهند دریابند که این ژلها چه نقشی میتوانستند در شکلگیری سامانههای شیمیایی اولیه ایفا کنند. خانوم میگوید: «همچنین امیدواریم کار ما الهامبخش دیگر پژوهشگران باشد تا به بررسی این نظریه و دیگر نظریههای کمتر شناختهشدهی خاستگاه حیات بپردازند.»
