يمكن أن تتشكل وحدات بناء الحمض النووي في الفضاء

دليل جديد للعثور على الأحماض الأمينية التي تشكل جزءًا من الحمض النووي في الفضاء

حصل باحثون يعملون بالتعاون مع وكالة ناسا على أدلة تشير إلى أن بعض العناصر الأساسية للحمض النووي، وهو الجزيء الذي يخزن التعليمات الجينية للحياة، تنشأ من النيازك، وأنها ربما تكونت في الفضاء. ويقدم البحث الدعم للنظرية القائلة بأن مجموعة من المكونات الجاهزة التي تم إنشاؤها في الفضاء وجلبها إلى الأرض عن طريق النيازك والمذنبات التي اصطدمت بها ساعدت في تطور الحياة على كوكبنا.

وقال الدكتور مايكل كالاهان، الباحث في وكالة ناسا: "اكتشف الباحثون مكونات الحمض النووي في النيازك منذ الستينيات، لكنهم لم يكونوا متأكدين مما إذا كانت هذه المكونات قد تشكلت في الفضاء أم أنها جاءت من التلوث من الكائنات الحية على الأرض". "لأول مرة على الإطلاق، لدينا ثلاثة أدلة تعطينا الثقة في أن هذه العناصر الأساسية للحمض النووي قد تم إنشاؤها بالفعل في الفضاء." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

يضيف هذا الاكتشاف طبقة إلى سلسلة الأدلة المتزايدة على أن الكيمياء داخل الكويكبات والمذنبات قادرة على إنتاج وحدات بناء من الجزيئات البيولوجية الحيوية. على سبيل المثال، وجد هؤلاء العلماء في الماضي أحماضًا أمينية في عينات من مذنب يُدعى Wild 2 والعديد من النيازك عالية الكربون. تُستخدم الأحماض الأمينية في صنع البروتينات، وهي الجزيئات الضرورية للحياة والتي تُستخدم في كل شيء بدءًا من الهياكل مثل الشعر وحتى الإنزيمات، وهي المحفزات التي تسرع أو تنظم التفاعلات الكيميائية في الجسم.

وفي الدراسة الجديدة، جمع فريق العلماء عينات من اثني عشر نيزكًا عالي الكربون، تم العثور على تسعة منها في القارة القطبية الجنوبية. استخرج الباحثون كل عينة بمحلول حمض الفورميك واختبروها باستخدام التحليل اللوني السائل، وهي طريقة كيميائية تستخدم لفصل خليط من المركبات. وفي الخطوة التالية، قاموا بفحص العينات باستخدام مطياف الكتلة الذي يساعد في تحديد التركيب الكيميائي للمركبات المنفصلة.

ووجد الباحثون في هذه العينات الأدينين والجوانين، وهي مكونات الحمض النووي تسمى قواعد النيوكليوتيدات، بالإضافة إلى مركبات الهيبوكسانثين والزانثين. الحمض النووي عبارة عن هيكل حلزوني يشبه السلم، حيث يرتبط الأدينين والجوانين بقاعدتين نيوكليوتيدتين أخريين لتشكيل درجات السلم الحلزوني. إنها جزء من الشفرة الوراثية التي تتحكم في الآلية الخلوية التي تتحكم فيها البروتينات. لا يتم العثور على الهيبوكسانثين والزانثين في الحمض النووي، ولكنهما ضروريان في العمليات البيولوجية الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك، اكتشف الفريق في اثنين من النيازك، لأول مرة على الإطلاق، كميات صغيرة من ثلاثة جزيئات مرتبطة بقواعد النيوكليوتيدات: البيورين، 2,6-ديامينوبورين و6,8-ديامينوبورين؛ الأخيران لا يظهران أبدًا في الأنظمة البيولوجية. تحتوي هذه المركبات على نفس الهيكل الهيكلي لقواعد النيوكليوتيدات، لكن لها بنية مختلفة قليلاً.

هذه الجزيئات التي ترتبط بقواعد النيوكليوتيدات والتي تسمى نظائر قواعد النيوكليوتيدات، توفر الجزء الأول من الدليل على أن المركبات الموجودة في النيازك جاءت من الفضاء وليس من الشوائب الأرضية.

"لا تتوقع اكتشاف هذه النظائر إذا كان مصدرها هو العدوى الأرضية، لأنها لا تستخدم في النظم البيولوجية"، يوضح الباحث الرئيسي. "من ناحية أخرى، إذا كانت الكويكبات بمثابة "مصانع" كيميائية لإنتاج مواد ما قبل الحياة، فمن المتوقع بالفعل أنها ستنتج أشكالًا مختلفة من قواعد النيوكليوتيدات، وليس فقط الأشكال البيولوجية، وذلك بسبب تنوع البداية". المواد والظروف المختلفة الموجودة في الكويكب."

كما قام الفريق بفحص عينة من الجليد تزن ثمانية كيلوغرامات من القارة القطبية الجنوبية، حيث تم العثور على معظم النيازك في الدراسة، وذلك باستخدام نفس الطرق الكيميائية المستخدمة عند اختبار النيازك. كانت كميات قاعدتي النيوكليوتيدات ومركبات الزانثين والهيبوكسانثين الموجودة في الجليد أقل بكثير منها في النيازك. والأهم من ذلك أنه لم يتم العثور على أي من نظائر قواعد النيوكليوتيدات في عينة الجليد. أحد النيازك التي تحتوي على جزيئات مماثلة من قواعد النيوكليوتيدات جاء من أستراليا، وقام الفريق أيضًا بفحص عينة من التربة تم جمعها بالقرب من موقع الاصطدام. وكما كان الحال بالنسبة لعينة الجليد، فإن عينة التربة لم تحتوي على أي من الجزيئات المماثلة لقواعد النيوكليوتيدات الموجودة في النيزك. وتشكل هذه النتائج الجزء الثاني من الدعم لنظرية الباحثين.

أما الدليل الثالث على النظرية فيأتي من نجاح الباحثين في إنتاج قواعد النيوكليوتيدات هذه – البيولوجية وغير البيولوجية – من خلال تفاعل غير بيولوجي تمامًا. "في المختبر، تمكنا من إنتاج نفس الجزيئات من خلال التفاعلات الكيميائية غير البيولوجية من المواد المتفاعلة سيانيد الهيدروجين والأمونيا والماء. توفر هذه النتائج آلية معقولة لتخليقها في الكويكبات وتدعم النظرية القائلة بأنها تنشأ خارج الأرض".

أخبار الدراسة