"المدينة المفقودة" كمهد للحياة؟

يمكن أن السخانات تحت سطح البحر القلوية قد عززت مرة واحدة تشكيل الخلايا الأولى

المدينة المفقودة: حقل من المدخنين السود من نوع خاص © NASA / JPL
قراءة بصوت عال

يمكن أن تأتي الحياة الأولى من شكل معين من السخانات الموجودة تحت سطح البحر: فتحات تنبعث منها مياه قلوية دافئة. لأنه في المحيط البدائي الحمضي تسبب هذا الاختلاف في اثنين من مصادر الطاقة الهامة للحياة: التدرج البروتوني والإلكترونات الحرة. تم إعداد هذه الفرضية بواسطة باحثين في وكالة ناسا بعد فحصهم لهذا الشكل النادر من المدخنين السود بمزيد من التفاصيل.

فكرة أن الحياة قد تم إنشاؤها من قبل السخانات الغواصة الدافئة ليست جديدة. لأن الفتحات الحرارية المائية للمحيطات لا تزال اليوم واحة الحياة في أعماق البحار الجرداء. ومع ذلك ، فإن السائل المنبعث منها ، على الرغم من أنه غني بالمعادن ، ولكنه ساخن جدًا وغالبًا ما يكون حامضًا للغاية. للجزيئات الحيوية الأولى والخلية أي ظروف الأمثل.

عدم التوازن كمحرك

ولكن هناك فتحات أخرى في المحيط ، كما اكتشف الباحثون منذ بضع سنوات فقط. يقع هذا الحقل الحراري المائي - المدينة المفقودة - في شمال المحيط الأطلسي ، على سبيل المثال. هناك ، ليست السخانات الغواصة تماما مثل السائل الساخن ، وهذا هو أيضا القلوية بدلا من الحامض. هذا ما كان يمكن أن يكون حاسما في الأيام الأولى للأرض ، ويتكهن باحثو ناسا حول مايكل راسل من مختبر الدفع النفاث (JPL) في باسادينا الآن.

"الحياة تستفيد من الدول غير المتوازنة على هذا الكوكب - وقد كانت هذه الاحتكارات منذ مليارات السنين على هذه الفتحات الحرارية المائية القلوية" ، يوضح راسل. لأن اليورانيوم المحيط به يحتوي على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون الذائب وبالتالي فهو حامض. لكن المياه التي تركت المداخن كانت قلوية. وقال الباحثون إن هذا الخلل كان يمكن أن يوفر الطاقة التي تحتاجها الجزيئات الحيوية الأولى.

البروتونات والإلكترونات

كان من الممكن أن يساهم اختلال التوازن في خلق الحياة: أولاً ، يؤدي اختلاف القاعدة الحمضية إلى التدرج البروتوني: تركز البروتونات الإيجابية على السطح الخارجي للفتحات ، حيث تخلق رواسب المعادن البيئة المكروية المحمية لتفاعلات كيميائية معقدة. على غرار أغشية الخلايا لدينا اليوم ، يولد هذا الاختلاف بين الخارج والداخل طاقة يمكن استخدامها كيميائيًا. عرض

المدخنين السود في المنمنمات - تقليدهم في المختبر NASA / JPL

ثانياً ، قد يحدث تبادل للإلكترونات بين تنفيس ومياه المحيط على طول هذه القشور. وسمح هذا التبادل لجزيئات عضوية أكثر تعقيدًا بالتجمع من مركبات كربونية بسيطة. "في هذه الفتحات ، لدينا نظام جيولوجي يعمل على جعل الحياة الخاصة: يستخدم التدرجات البروتونية ونقل الإلكترونات" ، كما أوضح لوري بارج من مختبر الدفع النفاث.

القشور المعدنية كعوامل حفازة

وكان من الممكن أن تستفيد خاصية أخرى من المخارج القلوية من الحياة الأولى: فالمعادن المودعة هناك يمكن أن تكون قد تولت مهمة مهمة من الجزيئات الحيوية الحالية: مثل الإنزيمات ، يمكن أن تؤدي إلى التفاعلات الكيميائية لقد حفزت. مخبأة واحدة من هذه المعادن في ما يسمى ب "الصدأ الأخضر" من السخانات تحت البحر. كما يقول الباحثون ، يستخدم هذا الصدأ التدرج البروتوني لإنتاج جزيء يحتوي على الفوسفات ، على غرار ناقل الطاقة ATP في خلايانا. والمعدن الثاني هو الموليبدينوم المعدني. هذا يعزز نقل الإلكترون وهو موجود أيضا في الجسم في عدد من الانزيمات.

ومع ذلك ، فإن هذا السيناريو ليس أكثر من مجرد فرضية ، تغذيها ملاحظات أخاديد القلوية في أعماق البحار. يعمل الباحثون على تجارب لفهم أصل الحياة في هذه المخارج الحرارية المائية في المختبر.

إذا تم التأكيد على ذلك ، فإن هذا يلقي ضوءًا جديدًا على ظهور الحياة على كواكب أخرى وعلى أقمار ذات محيطات جليدية مثل أوروبا وإنسيلادوس. "من خلال اختبار هذه الفرضية ، يمكننا أيضًا شرح كيف نشأت الحياة في هذه الأماكن الأخرى في النظام الشمسي وما وراءه - وأين يمكن البحث عنه بشكل أفضل" راسل.

(ناسا / مختبر الدفع النفاث ، 16.04.2014 - NPO)