وبما أن اللبنات الأساسية لخلايا جميع الكائنات الحية المعروفة لدينا هي البروتينات والتي تلعب دورًا مركزيًا للغاية في وجود جميع الأنظمة البيولوجية (وقبل كل شيء بسبب الدور المركزي للبروتينات في آلية النسخ للخلايا الحية) فإنه ومن المفترض أيضًا أن الخلية الأولى بنيت من البروتين، لكن السؤال الذي يطرح نفسه من أين جاءت البروتينات إلى المحيطات قبل 3.6 مليار سنة وكيف وجدت في مياه المحيط المالحة؟
بقلم: إيجور دورفمان
منذ حوالي 3.6 مليار سنة، خلال الفترة التي "بردت" الأرض فيها من درجات حرارة الغليان التي كانت سائدة فيها سابقا، إثر تكونها من سحابة الغازات المغلية التي أصبحت فيما بعد المجموعة الشمسية، ووجود الماء في صورته السائلة أصبح ذلك ممكنًا، وبدأت الخلية الحية الأولى في التطور والتي منها ستتطور جميع الكائنات الحية. وجهي هكذا.
تقول الفرضية المقبولة أن الخلية الحية الأولى، والتي تسمى الخلية الهوائية، تطورت في المحيط البدائي والذي يسمى أيضًا "الحساء البدائي".
وبما أن اللبنات الأساسية لخلايا جميع الكائنات الحية المعروفة لدينا هي البروتينات والتي تلعب دورًا مركزيًا للغاية في وجود جميع الأنظمة البيولوجية (وقبل كل شيء بسبب الدور المركزي للبروتينات في آلية النسخ للخلايا الحية) فإنه ويفترض أيضاً أن الخلية الأولى بنيت من البروتين، ولكن السؤال الذي يطرح نفسه من أين جاءت البروتينات إلى المحيطات قبل 3.6 مليار سنة وكيف وجدت في مياه المحيط المالحة؟!
أولاً، تجدر الإشارة إلى أن الوحدات البنائية للبروتين هي الأحماض الأمينية (يوجد 20 حمضاً من هذا القبيل) ويعتقد العلماء أنها هي التي ظهرت في مياه المحيطات القديمة وليست البروتينات نفسها، ولكن لا يزال السؤال قائماً، أين؟ هل جاءوا من؟
في البداية كان يُعتقد أن الأحماض الأمينية تصل على النيازك أو الكويكبات، لكن هذه الرواية لا تبدو معقولة بشكل خاص في ضوء أنها عندما مرت فوق النيازك عبر الغلاف الجوي للأرض، تعرضت لدرجات حرارة عالية جدًا كان سيتسبب في تدميرهم. ومن ثم فإن مصدر الأحماض موجود على سطح الأرض، ولكن أين وكيف؟
قبل مناقشة هذا السؤال، تجدر الإشارة إلى أن الغلاف الجوي للأرض الفتية كان مختلفًا تمامًا عن الغلاف الجوي اليوم (النيتروجين والأكسجين، اللذين يشكلان اليوم أكثر من 99٪ من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي، لم يكنا موجودين في الغلاف الجوي البدائي على الإطلاق) ) وكانت الغازات التي تكون الغلاف الجوي آنذاك هي: الأمونيا، والميثان، والهيدروجين، وبشكل رئيسي ثاني أكسيد الكربون. وفي تجربة أجراها العالمان الأمريكيان يوري وميلر من جامعة شيكاغو عام 1955، قاما بتكوين بيئة تعتمد على نموذج الغلاف الجوي القديم وأرسلا إليها صدمات كهربائية حاولت محاكاة البرق. ومما أثار دهشتهم أنه في غضون فترة زمنية قصيرة، بدأت الأحماض الأمينية (من أنواع مختلفة) في التشكل بكميات مثيرة للإعجاب.
وهذا محل الإشارة إلى أن اشتقاق H2N هو اللبنة الأساسية للأحماض الأمينية ويظهر في جميعها، فإذا نظرنا إلى التركيب الكيميائي للغازات التي تكون الغلاف الجوي البدائي نرى أنها هي: C2H4 ( الأمونيا)، H3N (الميثان)، H (الهيدروجين) وCO2 (الكربون د- المؤكسج). ومن التركيبة السابقة يتبين أنه إذا أصابت صدمة كهربائية هذا الخليط من الغازات كما في تجربة ميلر ويوراي ونشأ منها مركب كيميائي، فإنه يكفي أن تنفصل ذرة هيدروجين واحدة عن جزيء الميثان لكي نتمكن من الحصول على البنية اللازمة لوجود الحمض الأميني (H2N) وأشكال مختلفة من المركب المذكور أعلاه، يمكننا الحصول على أحماض أمينية مختلفة (أي أنه في خليط الغاز في الغلاف الجوي البدائي كانت هناك جميع العناصر اللبنات الأساسية اللازمة لتكوين الأحماض الأمينية).
إذا كان وصف التجربة المذكورة أعلاه واستنتاجاتها يمكن أن يصف بشكل مرضي كيفية تشكل الأحماض الأمينية، فإن السؤال لا يزال يطرح نفسه حول كيفية اجتيازها عائقين إضافيين وضعتهما البيئة البدائية المعادية أمامها، وهما - المياه المالحة للمحيطات والأشعة فوق البنفسجية.
ومن المعروف أن التركيز العالي للأملاح سيؤدي إلى تدمير جزيئات البروتين، والسؤال الذي يطرح نفسه هو كيفية بقاء الأحماض الأمينية في مياه المحيط. هناك فرضيتين رئيسيتين لذلك: الأولى تدعي أن الأحماض الأمينية التي بقيت موجودة موجودة في المياه العذبة مثل البحيرات وبالتالي تم حل مشكلة الملوحة تماما، والثانية تدعي أن الجزيئات الدهنية (الفوسفوليبيدات) التي كانت موجودة في تفاعل حساء التكوين مع الماء المالح لتكوين أغشية دهنية (لابويدات) تحمي سطح الأحماض الأمينية من الملح. وفي رأيي أن الفرضية الثانية هي الأكثر منطقية لأن نسبة المياه العذبة في الخروج القديم كانت ضئيلة تماما مقارنة بنسبة المياه المالحة وأيضا لأن الفرضية الثانية تحل بشكل معقول مشكلة الأشعة فوق البنفسجية كما سنرى لاحقا.
وننتقل الآن إلى المشكلة الثانية التي كانت تهدد وجود الأحماض الأمينية وهي الأشعة فوق البنفسجية التي كانت في الأرض القديمة أقوى بكثير مما هي عليه اليوم لعدم وجود طبقة الأوزون وهي منتج كيميائي للأكسجين (O3) الذي كما ذكرنا من قبل، لم تكن موجودة في الغلاف الجوي القديم. هناك أيضًا فرضيتان لحل محتمل لهذه المشكلة: إحداهما تدعي أن الأحماض الأمينية تطورت في أعماق المحيطات حيث يكون الإشعاع منخفضًا جدًا (ولكن هنا تظهر مشكلة الملوحة مرة أخرى) والأخرى تدعي أنه في أيام عندما كانت الشمس مخفية بالغيوم ولم يكن هناك إشعاع، كان لدى الأحماض الأمينية الوقت الكافي للاتصال بالبروتينات، وهي فرضية تستند، من بين أمور أخرى، إلى تجربة أجريت عام 1971 في جامعة برمنغهام حيث اكتشف أن يمكن لتركيز عالٍ من الأحماض الأمينية أن يتصل بالبروتينات خلال ساعات إلى أسبوعين، ومن هذه التجربة يمكن استنتاج أنه خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا من الظروف الجوية المناسبة (البرق وعدم التعرض لأشعة الشمس) يمكن أن تشكل كميات هائلة من الأحماض الأمينية. ، وجزء كبير منها، على الأرجح مرتبط بالبروتينات.
ربما يكون هناك بعض الحقيقة في كلتا الفرضيتين (إذا قبلنا بالطبع النظرية المتعلقة بوجود الأغشية الدهنية التي تحمي الأحماض الأمينية من بيئتها، فإن الفرضية الأولى هي حل أنيق لمشكلة الإشعاع)، علاوة على ذلك، في من خلال التجارب التي أجريت في السبعينيات، تم اكتشاف أنه في ظل ظروف معينة، نتيجة التفاعل الكيميائي لجزيء الماء (H70O) إلى التعرض للأشعة فوق البنفسجية عالية الكثافة، يمكن أن تتكون الأحماض الأمينية، لذلك ليس من الواضح تمامًا ما إذا كانت الأشعة فوق البنفسجية أم لا. كان معرقلا في عملية تكوين الأحماض الأمينية، ولكن الرأي السائد هو أن الأشعة فوق البنفسجية كانت أكثر ضررا للعملية من كونها مفيدة.
حسنًا، لقد رأينا أن البروتينات، على الأرجح، يمكن أن تتشكل في حساء سفر التكوين. والآن يبقى أن نرى كيف أصبحت هذه البروتينات خلايا حية.
وأقدم الكائنات الحية التي تم العثور على حفرياتها هي الطحالب الزرقاء والخضراء (كائنات بدائية وحيدة الخلية هي أسلاف جميع النباتات) وبعض البكتيريا وحيدة الخلية. كانت الخلايا الأولى مختلفة كثيرًا عن خلايا معظم الخلايا المعقدة الموجودة اليوم (وكذلك الخلايا البدائية الموجودة اليوم) والسمة الرئيسية لتلك الخلايا، والتي يمكن من خلالها تعريف الخلايا بأنها حية، هي الثقافة.
ربما تكون البروتينات المتكونة في حساء التكوين قد خلقت جزيئًا معقدًا من البروتينات التي لديها القدرة على التكاثر، وهو نوع من جزيء الحمض النووي البدائي. وكان الغشاء الدهني الذي يحتوي على هذه الجزيئات داخله هو غشاء الخلية الحية الأولى. لم يكن جزيء الحمض النووي الأول مغلفًا بنواة، ولكن ربما كان يتمتع بحرية الحركة داخل تجويف الغشاء بطريقة مشابهة للبلازميدات (شرائط الحمض النووي) التي لا يزال من الممكن رؤيتها حتى اليوم في الكائنات وحيدة الخلية. وبسبب الظروف القاسية التي كانت سائدة في الغلاف الجوي القديم، خضع ذلك الجزيء لتغيرات عديدة بشكل متكرر إلى حد ما حتى تطور إلى شكل يذكرنا بجزيء الحمض النووي "الحديث".
ويبدو أنه بعد فترة معينة من الزمن، تطور جزيء مشابه لجزيء الكلوروفيل الموجود في النباتات الخضراء اليوم، مما يسمح للنباتات بالقيام بعملية التمثيل الضوئي، التي ينبعث منها الأكسجين.
ومع التطور التطوري للكائنات وحيدة الخلية إلى كائنات حية أكثر تعقيدا ومع الزيادة المستمرة في نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي نتيجة لعملية التمثيل الضوئي للطحالب الخضراء والزرقاء (والنباتات التي ظهرت على الأرض، كما نتيجة انتشار البذور في المناطق القريبة من السواحل منذ حوالي مليار سنة) وأصبح انتشار الحياة على الأرض ممكنا قبل حوالي 450 مليون سنة.
ومنذ ذلك الحين، تقدم التطور بوتيرة سريعة جدًا عندما كانت السيطرة على الأرض في أيدي الزواحف (التي ظهر أسلافها الأوائل قبل حوالي 380 مليون سنة بعد تطورهم من البرمائيات البدائية التي كانت موجودة حتى ذلك الحين) والتي بلغت ذروتها قبل حوالي 200 مليون سنة خلال عصر الديناصورات.
منذ حوالي 65 مليون سنة، انقرضت جميع الديناصورات فجأة وبسرعة كبيرة (ربما نتيجة لتأثير نيزك عملاق في الشرق الأوسط) وبالتالي مكنت من ظهور الحيوانات ذات الدم الحار (الطيور والثدييات التي، حتى الانقراض)، من الديناصورات، عدد قليل من الأنواع الفردية من المخلوقات الصغيرة التي تشبه الزبابة) والتي تحافظ على الهيمنة في العالم الحي حتى يومنا هذا.
* ملاحظة للمحرر، مع ذلك، إذا هبطت الكويكبات أو المذنبات بزاوية منخفضة وسرعة منخفضة، فإن المواد الموجودة فيها لا تتحلل.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 6
شكرًا لك. مذهلة ومثيرة للاهتمام للغاية! ما أكثر أعمالك يا رب!
بالنسبة لديفيد - من الواضح أن الإشارة هي إلى 3.6 مليار وليس 6.3 كما يظهر في العنوان الفرعي.
عمر العالم 4,6 مليار سنة كيف وصلت إلى 6.3 مليار سنة الجميع يظن أنهم اخترعوا العجلة بنظريات واهمة.
مع كامل احترامي للعلماء، فإن العالم والحياة معقدان إلى الحد الذي يجعل من الصعب علي أن أصدق أن كل هذا خلق بالصدفة. فلابد أن يكون هناك خالق للعالم.
في مثل هذه الفترات الزمنية، وخاصة إذا كان حوالي 6.3 مليار سنة (وهو تاريخ سبق أن بحثت عن الارتباط به)، فإن الأمر يتعلق في الواقع بالمستنقع البدائي!!في البحر.. والذي أصبح فيما بعد البحر الميت أو البحر الميت.
لقد بدأ كل شيء في هذا البحر البدائي وفي الواقع البيضة البدائية.
بقدر ما يبدو الأمر غريبًا، تذكر أنني قلت هذا علنًا وعلنًا!!!
يهودا؟؟اكتبها في التوثيق أو احفرها في ذاكرتك كنت أتحدث عنها!!!
وإلى شعبي كن كما تكون وشكراً.
هوجين (باسم أمين صندوق الذكرى).
وبما أن المقالة المثيرة للاهتمام مبنية على فرضيات، فربما يكون هناك سبب لافتراض أن المياه الكثيرة التي غطت مساحات واسعة بالفعل بعد "التكوين" لم تكن مالحة على الإطلاق في البداية - (التي تتناولها المقالة)، وأصبحت أكثر ملوحة على مر الزمن. سنين.
ويمكن أيضًا الافتراض أنه في العصور شديدة البرودة والقديم جدًا، تكونت الأنهار الجليدية الضخمة بسهولة شديدة، بسبب عذوبة المياه.