איך התחילו החיים על כדוה"א? השאלה הזו ריתקה את כולם מאז שחר ההיסטוריה - אנשי דת, הוגי דעות, מדענים ועוד. היא כל כך מעניינת וכל כך אלמנטרית לחשיבה שלנו עד שהיא מהווה עד היום מוקד לוויכוחים עזים בין קבוצות שונות. מתי כל זה קרה? מבחינה מדעית, הראיות הנמצאות בידינו מצביעות על לוח הזמנים הבא:
מתוך כל זאת, כפי שהזכרתי בפוסט הקודם על שיתוף פעולה בשימפנזים, בני האדם התפצלו מהענף האבולוציוני של השימפנזים לפני כ- 6 מליון שנה בלבד. על אף הביקורת מצד גורמים בלתי-מדעיים, אנחנו כבר יודעים איך אבולוציה עובדת וכל ראיה אפשרית מצביעה על האופן בו המנגנונים השונים שלה הביאו אותנו מתאים בודדים למגוון העצום של האורגניזמים בכוכב הלכת שלנו. אבל איך כל זה התחיל? מה הביא להיווצרות התא הראשון, או אפילו יותר בסיסי מזה - למולקולה המשתכפלת הראשונה? אנחנו רגילים לחשוב על הדנ"א כמולקולה המשתכפלת הבסיסית שלנו, אבל היא מאוד מורכבת ולא סביר שהתחלנו היישר ממנה. ובכן, אין תשובה ברורה לחלוטין לשאלה הזו והקהילה המדעית עבדה ועדיין עובדת על הפרטים הקטנים, כשהיא מבצעת ניסויים מרתקים שמביאים לתוצאות פורצות דרך כמו ניסויי סטנלי מילר משנת 1953 שהצביעו על האפשרות של היווצרות ספונטנית של מרכיבים כימיים הנדרשים לחיים (וזה נושא לפוסט אחר). כך או כך, הקונצנזוס בקהילה המדעית היא שמרכיבים מסוימים הנדרשים להיווצרות החיים הגיעו ממטאוריטים שהפציצו את כדור-הארץ הצעיר שלנו. עם זאת, למרות ההסכמה הזו עדיין לא הצלחנו להסביר כיצד המרכיבים הדוממים הללו, ששכנו בתוך סלעים מהחלל, הפכו לאבני הבניין של החיים.
חיים חדשים מתחילים בנקודת המפגש שבין מרכיבים מן החלל לבין סביבת כדוה"א הצעיר. זכויות על התמונה: Pixel & Création / Fotolia.
אז מהן החדשות? מחקר חדש שבוצע ע"י מדענים מאוניברסיטת לידס (University of Leeds) מדגים כיצד כימיקל מסויים שנמצא בכל התאים החיים על פני כדוה"א ושהכרחי ליצירה ושימוש באנרגיה יכול היה להווצר כאשר מטאוריטים המכילים זרחן (Phosphorous) התרסקו לתוך בריכות נוזלים רותחים וחומציים מסביב להרי געש, דבר שככל הנראה היה נפוץ בתקופה המוקדמת על כדוה"א. כל מי שלמד קצת ביולוגיה שמע על התהליך שמניע אורגניזמים בכוכב שלנו המכונה בשם "כמיואוסמוזה" (Chemiosmosis) בו יוצרים ומשתמשים במולקולה המפורסמת אדנוזין טריפוספט (Adenosine Triphosphate) - המוכרת יותר בשם ATP - כדי להניע את התגובות הכימיות הנדרשות למטבוליזם (חילוף חומרים).
רק מה? שבשביל לייצר ATP יש צורך באנזימים כדוגמת "ATP Synthase" המופיע בתרשים למעלה. האנזימים הללו יחסית מורכבים ולא סביר שהיו קיימים בתקופה כל כך מוקדמת. לכן מדענים פנו לחפש אחר כימיקלים פשוטים יותר עם תכונות הדומות ל- ATP, רק שאינם דורשים אנזימים לשם היווצרותם והשימוש בהם. זרחן הוא אחד ממרכיבי המפתח ב- ATP ואבני בניין אחרים ההכרחיים לחיים שלנו כדוגמת הדנ"א (DNA). הבעיה היא שזרחן בדר"כ נמצא בתרכובת קשת תמס (כלומר, שאינה מתמוססת בקלות) יחד עם יסודות אחרים, דבר שמוריד את יכולת התגובה שלו ולכן גם את היכולת להשתמש בו. כדוה"א הצעיר שלנו, לעומת זאת, היה תחת הפצצה מתמדת של מטאוריטים ואבק מן החלל החיצון שכללו המון סוגים שונים של מינרלים אקזוטיים וביניהם - גם צורה פעילה הרבה יותר של זרחן. המינרל הזה מורכב משילוב של ברזל (Iron), ניקל (Nickel) וזרחן (Phosphorous) ומכונה בשם "שרייברסייט" (Schreibersite).
המחקר כלל סימולציה (הדמיה) של מפגש בין מטאוריט שכזה לבין אזור חם ופעיל וולקנית. החוקרים לקחו דגימה מ- "סיקהוט-אלין" (Sikhote-Alin meteorite) - מטאוריט מתכתי שנפל בסיביר בשנת 1947 - ושמו אותה בתוך תמיסה חומצית שנלקחה מאזור פעיל באיסלנד בשם "Hveradalur". הם השאירו את הדגימה להגיב עם התמיסה מסביב למעיין החם במשך 4 ימים ואז אפשרו לתגובה להמשיך עוד 30 יום בטמפרטורת החדר. ומה עלה מהבדיקה? בניתוח של התמיסה שהתקבלה בתגובה הזו מצאו תרכובת בשם "פירופוספיט" (Pyrophosphite). זה אולי לא אומר לכם הרבה, אבל היא קרובת משפחה של מולקולה בשם "פירופוספאט" (Pyrophosphate) שהיא חלק חשוב ב- ATP האחראי לתהליך העברת האנרגיה. המדענים מציעים שהתרכובת הזו היא מועמדת טובה לגורם שיכל לשמש תחליף מוקדם יותר ל- ATP - בדיוק מה שבאנו לחפש! החוקרים כינו את המצב הזה בשם "חיים כימיים" (Chemical Life).
לדבריו של ד"ר טרי קי (Dr. Terry Kee) מצוות המחקר: "חיים כימיים יכלו להיות החוליה המקשרת שבין סלע בלתי-אורגאני לבין התא החי הראשון. ניתן לחשוב על חיים כימיים כמו על מכונה, רובוט לדוגמא, שיכול לנוע ולהגיב עם הסביבה אבל הוא אינו באמת 'חי'. בעזרתן של הסוללות הפרימיטיביות האלו, כימיקלים יכולים להתארגן בדרכים המאפשרות התנהגות מורכבת יותר ושבסופו של דבר יובילו להתפתחותן של המבנים הביולוגיים החיים שאנחנו רואים כיום". ומה בהמשך? צוות המחקר ינסה לשחזר את התוצאות עם מרכיבים ממטאוריטים נוספים ומסביבות פעילות אחרות ברחבי כדוה"א. במקביל הם גם יצרו קשר צוות המחקר של נאס"א האחראי על משימת המאדים של הרכב "סקרנות" (Curiousity) - עליו כתבתי באחד הפוסטים הקודמים שלי - כדי לראות אם תרכובות דומות לאלו שנמצאו במחקר נמצאות גם על פני המאדים.
לסיום, אני משאיר אתכם עם קטע וידאו של כ- 6 דקות הכולל גרפיקה מצויינת ודיבוב בקולו המוכר והטוב של סר דיוויד אטנבורו (David Attenborough) שיעזור לכם למלא קצת את מהלך החיים מרגע הווצרותו של התא הראשון, לאחר תקופת "החיים הכימיים", ועד לנוכחות החיים על כדור הארץ כפי שהם מוכרים לנו כיום. אגב, למי שלא מכיר בכלל את נושא יצירת האנרגיה בתא והשימוש ב- ATP ורוצה לדעת בפשטות את הבסיס לכך, צירפתי בסוף הפוסט קישור לקטע וידאו מצוין שמסביר את הדברים בקלילות.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה