عام

يمكن أن تنشأ الحياة الأولى على الأرض في برك وبرك ، وليس في المحيطات.

ماساتشوستس دراسة جديدةأظهر المعهد التكنولوجي أن البرك القديمة (أو البرك الكبيرة) يمكن أن توفر بيئة مناسبة لتربية الأشكال الأولى للحياة على الأرض - أي الأحواض ، وليس المحيطات ، كما كان يعتقد سابقًا. وفقًا للعلماء ، يمكن أن تحتوي الخزانات الضحلة ، التي يبلغ عمقها حوالي 10 سنتيمترات ، على تركيز عال لما كان ، وفقًا للعلماء ، مكونًا رئيسيًا لظهور الحياة على الأرض: النيتروجين.

كيف ظهرت الحياة على الأرض؟

في النيتروجين بركة الضحلة في شكل أكاسيد النيتروزسيكون لديه فرصة جيدة للتراكم بكمية كافية للتفاعل مع المركبات الأخرى وإنشاء الكائنات الحية الأولى. في المحيطات الأكثر عمقًا ، سيكون من الصعب على وجود النيتروجين أن يحفز وجودًا مهمًا يحفز الحياة.

"رسالتنا المشتركة هي أنه إذاأنت تعتقد أن أصل الحياة يتطلب نيتروجينًا ثابتًا ، كما يظن كثير من الناس ، عندئذٍ سيكون من الصعب للغاية أن تنشأ الحياة في المحيط "، كما يقول الكاتب الرئيسي سوكريت رانجان ، قسم ما بعد الدكتوراه في علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "سيكون من الأسهل عليها أن تظهر في البركة."

نشر رانجان وزملاؤه نتائج عملهم في مجلة مجلة Geochemistry ، الجيوفيزياء ، النظم الجيولوجية.

بالمناسبة ، إذا كنت مهتمًا بكيفية إجراء دراسات حول مظهر الحياة على الأرض - فنحن نوصيك بطويلتنا في ستة أجزاء:

الجزء الأول: كيفية جعل قفص؟

الجزء الثاني: الانقسام في صفوف العلماء

الجزء الثالث: البحث عن المكرر الأول

الجزء الرابع: طاقة البروتون

الجزء الخامس: إذن كيف تنشئ خلية؟

الجزء السادس: التوحيد العظيم

كسر الرابط

إذا كانت الحياة البدائية نشأت بالفعلنتيجة لتفاعل رئيسي ينطوي على النيتروجين ، يشير العلماء إلى أن هذا قد يحدث بطريقتين. تشمل الفرضية الأولى المحيط العميق ، حيث يمكن أن يتفاعل النيتروجين في شكل أكاسيد النيتروجين مع ثاني أكسيد الكربون المنطلق من المصادر الحرارية المائية لتشكيل أول لبنات بناء جزيئية للحياة.

الفرضية الثانية حول أصل الحياة ، على أساسعلى النيتروجين ، ويشمل الحمض النووي الريبي الحمض النووي الريبي ، أو جزيء يساعد على تشفير معلوماتنا الوراثية. في شكله البدائي ، ربما كان RNA جزيئًا حرًا عائمًا. يعتقد بعض العلماء أن الحمض النووي الريبي يمكن أن يشكل كيميائيا أول سلسلة جزيئية للحياة عندما يكون على اتصال مع أكاسيد النيتروجين. يمكن أن تحدث هذه العملية لتشكيل الحمض النووي الريبي إما في المحيطات أو في البحيرات والبرك الصغيرة.

أكاسيد النيتريك ربما تودع فيالمسطحات المائية ، بما في ذلك المحيطات والبرك ، باعتبارها من بقايا تحلل النيتروجين في الغلاف الجوي للأرض. يتكون النيتروجين في الغلاف الجوي من جزيئين من النيتروجين مرتبطان برابطة ثلاثية قوية لا يمكن أن يدمرها سوى حدث قوي للغاية ، وهو البرق.

"البرق يشبه انفجار قنبلة قوية للغاية"يقول رانجان. "إنها تنتج ما يكفي من الطاقة لكسر هذا الرابط الثلاثي في ​​غاز النيتروجين في الغلاف الجوي لدينا وإنتاج أكاسيد النيتروجين ، والتي يمكن أن تصل إلى الماء بعد ذلك."

يعتقد العلماء أنه في الجو المبكر يمكنيجب أن يكون هناك ما يكفي من البرق لإنتاج وفرة من أكاسيد النيتريك التي تساهم في ولادة الحياة في المحيط. يقول رانجان إن العلماء يعتقدون أن إمداد الأكاسيد المحتوية على النيتروجين كان مستقرًا نسبيًا بعد أن ضربت المركبات المحيطات.

ومع ذلك ، في دراسة جديدة ، وقال انه يحدد اثنين"الثقوب الكبيرة" - أي التأثيرات التي يمكن أن تدمر جزءًا كبيرًا من أكاسيد النيتروجين ، خاصة في المحيطات. نظر هو وزملاؤه في الأدبيات العلمية ووجدوا أن أكاسيد النيتروجين في الماء يمكن أن تتحلل عند التفاعل مع ضوء الشمس فوق البنفسجي ، وكذلك مع الحديد المذاب المنطلق من الصخور المحيطية البدائية.

رانجان يقول أن مثل الأشعة فوق البنفسجيةيمكن للإشعاع والحديد الذائب أن يدمر جزءًا كبيرًا من أكاسيد النيتروجين في المحيط ، مما يعيد المركبات إلى الجو في شكل نيتروجين غازي.

"لقد أظهرنا أنه إذا كنت تفكر في ذلكيقول رانجان: "إن اثنين من مسارات التحويل الجديدة التي لم يفكر أحد من قبل ، فإن تركيز أكاسيد النيتريك في المحيط سوف ينخفض ​​بمقدار 1000 مقارنة بما توقعه الناس في السابق".

"بناء الكاتدرائية"

إذا كنا نتحدث عن المحيط ، ضوء الأشعة فوق البنفسجية والحديد المذاب من شأنه أن يجعل الأكاسيد المحتوية على النيتروجين أقل قابلية للوصول لتخليق الكائنات الحية. ومع ذلك ، في المسطحات المائية الضحلة ، فإن الحياة ستكون أفضل فرصة للبقاء واقفا على قدميه. جزئيًا لأن الأحواض يكون حجمها أصغر بكثير مما يؤدي إلى إذابة المحتويات. نتيجة لذلك ، تتراكم أكاسيد النيتريك لتركيزات أعلى بكثير في الأحواض. أي قمع - الضوء فوق البنفسجي والحديد المذاب - سيكون له تأثير أقل على التركيز الكلي للمركب.

يقول رانجان إنه كلما صغر حجم البركة ، زاد احتمال تفاعل أكاسيد النيتروجين مع جزيئات أخرى ، وخاصة الحمض النووي الريبي ، لتحفيز الكائنات الحية الأولى.

يقول رانجان: "يمكن أن تكون هذه الأحواض بعمق يتراوح بين 10 و 100 سنتيمترًا وتبلغ مساحتها عشرات الأمتار المربعة".

قد يبدو مثل بركة ، وليس خزان - ولكنهذه هي النقطة: في وسط أعمق ، فإن أكاسيد النيتروجين ستكون مخففة للغاية ، مما يستبعد أي تدخل في كيمياء أصل الحياة. وفقا لتقديرات مجموعات أخرى ، قبل حوالي 3.9 مليار سنة ، قبل وقت قصير من ظهور العلامات الأولى للحياة على الأرض ، قد يكون هناك حوالي 500 كيلومتر مربع من الخزانات والبرك الضحلة في جميع أنحاء العالم.

يقول رانجان: "هذا صغير جدًا مقارنة بعدد البحيرات الموجودة لدينا اليوم". "ومع ذلك ، هذا يكفي لبداية الحياة."

يستمر الجدل حول ما إذا كانت الحياة قد نشأت في الأحواض أو في المحيطات ، لكن رانجان يعتقد أن دراسة جديدة تقدم دليلًا قويًا لصالح الأول.

ما رايك أخبرنا في محادثتنا في Telegram.