تکامل منشأ حیات
بر پایه‌ی ۷ منبع علمی

اولین موجود زنده از کجا اومده؟

حباب‌های ریز چربی با رشته‌های پیچ‌خورده‌ی RNA درونشون، توی یه برکه‌ی آب گرم آتشفشانی روی زمین جوون
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۲ آبان ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش نیای مشترک، اسید آمینه، RNA
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه هنوز هیچ‌کس دقیق نمی‌دونه، ولی چند تیکه از جواب پیدا شده. حیات خیلی زود روی زمین شروع شد. آجرهای سازنده‌ش هم توی آزمایشگاه، و حتی روی یه سیارک، بدون هیچ موجود زنده‌ای خودشون ساخته می‌شن. رایج‌ترین حدس اینه که همه‌چی با مولکولی شبیه RNA شروع شد که خودش رو کپی می‌کرد، توی دودکش‌های گرم کف اقیانوس یا برکه‌های آب گرم روی خشکی. ولی همین قدم آخر، مولکولی که خودش رو کپی کنه، هنوز توی هیچ آزمایشگاهی ساخته نشده.

سن نیای مشترک همه‌ی موجودات امروزی ۴٫۲ میلیارد سال این عدد از مقایسه‌ی ژن‌ها درمیاد، نه از فسیل.

حیات خیلی زود راه افتاد

توی غرب استرالیا، منطقه‌ای به اسم پیلبارا، تپه‌های سنگی کوچیکی هست که لایه‌لایه‌ان. حدود سه‌ونیم میلیارد سال پیش ساخته شدن و قدیمی‌ترین نشونه‌ی حیاتن که بیشتر دانشمندها قبولش دارن. داخلشون بقایای خود میکروب‌ها هم پیدا شده.

ولی اولین موجود زنده خیلی قبل‌تر بوده. برای فهمیدنش، دانشمندها ژن‌های موجودات امروزی رو، از باکتری تا آدم، کنار هم گذاشتن و از سرعتی که ژن‌ها عوض می‌شن حساب کردن نیای مشترک همه‌شون کِی زندگی می‌کرده.

حالا ببین چی پیدا شد: این نیا خودش یه سلول کامل بود، با هزاران نوع پروتئین، تقریباً هم‌سطح باکتری‌های امروزی. یعنی اولین موجود زنده نبود. زمین هم فقط کمی قبل‌تر از اون جایی شده بود که حیات بتونه توش دووم بیاره. اگه این برآورد درست باشه، کل راه از آغاز حیات تا این سلول کامل شاید فقط صد تا دویست میلیون سال طول کشیده. برای یه سیاره، این خیلی زوده.

نیای مشترک همه‌ی موجودات امروزی خودش یه سلول کامل بود، و از وقتی زمین جای زندگی شد تا وقتی اون بود، شاید فقط صد تا دویست میلیون سال گذشت؛ توی کل تاریخ زمین، یه برش خیلی باریک. قدیمی‌ترین نشونه‌ای که توی سنگ مونده، خیلی دیرتر از این‌هاست.
یک واژه نیای مشترک (Last Universal Common Ancestor) آخرین موجودی که همه‌ی جانداران امروز از نسل اون هستن. کنارش موجودات دیگه‌ای هم بودن که نسلشون یا از بین رفته یا هنوز پیدا نشده.

آجرها خودشون ساخته می‌شن

پروتئین‌های هر موجود زنده از زنجیره‌ی اسیدهای آمینه درست می‌شن. این آجرها بدون موجود زنده هم ساخته می‌شن؟

استنلی میلر از چند تا گاز و بخار آب جرقه‌ی برق رد کرد، مثل یه رعد و برق کوچیک، و توی محصولش اسید آمینه پیدا کرد. سال‌ها بعد، شیشه‌های همون آزمایش‌ها رو با ابزار امروزی دوباره سنجیدن و اسیدهای آمینه‌ی خیلی بیشتری پیدا کردن. بیشترینش توی نسخه‌ی منتشرنشده‌ای بود شبیه آتشفشانی که وسط فوران بخار آب بیرون می‌ده.

حالا یه نمونه از بیرون آزمایشگاه. فضاپیمای ناسا از سیارک بنو خاک آورد. توش بیشتر از نصف اسیدهای آمینه‌ای پیدا شد که موجودات زمینی باهاش پروتئین می‌سازن، به‌علاوه‌ی همه‌ی «حرف»‌هایی که DNA و RNA باهاشون نوشته می‌شن. همه‌شون توی آب شور روی سنگ مادر همین سیارک ساخته شده بودن.

پس آجرها کار سختی نیستن. ولی یه کپه آجر هنوز ساختمون نیست.

یک واژه اسید آمینه (Amino acid) آجر سازنده‌ی پروتئین. سلول چند جور اسید آمینه رو مثل مهره‌های گردنبند پشت هم می‌چینه و پروتئین می‌سازه.

مولکولی که خودش رو کپی کنه

فرق کپه‌ی آجر با موجود زنده اینه که موجود زنده خودش رو کپی می‌کنه. توی سلول‌های امروزی دو کار از هم جداست: DNA اطلاعات رو نگه می‌داره و پروتئین‌ها واکنش‌ها رو جلو می‌برن.

ولی RNA هر دو کار رو بلده. یعنی هم نقشه‌ست، هم دستگاهی که از روی نقشه می‌سازه. برای همین رایج‌ترین فرضیه اینه که حیات با یه مولکول RNA، یا چیزی شبیهش، شروع شد که خودش رو کپی می‌کرد.

خب، کافیه بسازیمش؟ دقیقاً همین‌جا دانسته‌ها تموم می‌شه. هنوز هیچ آزمایشگاهی RNAیی نساخته که خودش رو کپی کنه. بهترین نمونه‌ی ساخته‌شده تیکه‌های کوتاهی از RNAهای دیگه رو کپی می‌کنه، ولی خودش رو نه، چون ساختارش زیادی درهم‌پیچیده‌ست.

یک واژه RNA (Ribonucleic acid) مولکولی خویشاوند DNA که مثل اون از پشت هم چیدن چند جور «حرف» ساخته می‌شه، و هم اطلاعات نگه می‌داره هم واکنش جلو می‌بره.

کجا؟ دو تا کارگاه رقیب

جدا از آجرها، انرژی و یه جای جمع شدن هم لازمه. دو جواب رقیب هست.

جواب اول، دودکش‌های گرم کف اقیانوسه. آب قلیایی دودکش به آب اسیدی دریا می‌رسه و اختلاف این دو تا، مثل دو سر یه باتری، انرژی می‌ده تا هیدروژن و دی‌اکسید کربن به مولکول‌هایی از جنس بدن موجودات زنده تبدیل بشن. گروه نیک لین روی یه تراشه‌ی آزمایشگاهی همچین مولکولی ساخت. یه جور چربی هم توی آب گرم و قلیایی خودبه‌خود حباب‌هایی می‌سازه شبیه پوسته‌ی سلول.

جواب دوم، برکه‌های آب گرم روی خشکی‌های آتشفشانیه. این برکه‌ها بارها خشک و دوباره پر می‌شن و هر بار مولکول‌ها روی سنگ غلیظ‌تر می‌شن. گروه دیوید دیمر این‌جوری از تیکه‌های تکی RNA زنجیره‌هایی شبیه RNA ساخت، و با کمی چربی این زنجیره‌ها توی حباب‌های ریز پیچیده می‌شن.

هیچ‌کدوم کامل نیست؛ خود لین می‌گه فرضیه‌ش سوراخ‌های زیادی داره. قدم بعدی روشنه: آجر، انرژی و حباب رو یه جا جمع کنی، تا وقتی یه چیزی شروع کنه خودش رو کپی کنه.

اولین موجود زنده خیلی زود روی زمین پیدا شد، از آجرهایی که خودشون ساخته می‌شن. ولی قدمی که یه مولکول رو به چیزی تبدیل کرد که خودش رو کپی کنه، هنوز توی هیچ آزمایشگاهی ساخته نشده.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۷ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۷ منبع
۱ A New View of the Last Universal Common Ancestor، Goldman و Becerra، Journal of Molecular Evolution، ۲۰۲۴ (درباره‌ی پژوهش Moody و همکاران، Nature Ecology & Evolution، ۲۰۲۴) بخش اول — زمانی که زمین قابل زندگی شد، سن و پیچیدگی نیای مشترک همه‌ی موجودات، و فاصله‌ی کوتاه از آغاز حیات تا او پژوهش داوری‌شده ۲ NASA's Asteroid Bennu Sample Reveals Mix of Life's Ingredients، NASA، ۲۹ ژانویه‌ی ۲۰۲۵ بخش دوم — اسیدهای آمینه و حرف‌های DNA و RNA در نمونه‌ی سیارک بنو نهاد رسمی ۳ Miller-Urey Revisited، NASA Astrobiology، ۲۰۰۸ (درباره‌ی بازبینی شیشه‌های آزمایش میلر در Science) بخش دوم — آزمایش میلر و سنجش دوباره‌ی شیشه‌هاش با ابزار امروزی نهاد رسمی ۴ A New Step in Re-creating First Life on Earth، Quanta Magazine، ۲۵ اوت ۲۰۱۶ بخش سوم — فرضیه‌ی دنیای RNA و این‌که هنوز RNAیی ساخته نشده که خودش رو کپی کنه رسانه‌ی علمی ۵ On the Origin of Life، The NIH Catalyst، جلد ۳۱ شماره‌ی ۵، ۲۰۲۳ (گزارش سخنرانی Nick Lane) بخش چهارم — فرضیه‌ی دودکش‌های گرم کف اقیانوس و آزمایش‌های گروه Lane نهاد رسمی ۶ Assembling Life، UC Santa Cruz News، مارس ۲۰۱۹ (درباره‌ی فرضیه‌ی David Deamer) بخش چهارم — فرضیه‌ی برکه‌های چشمه‌ی آب گرم روی خشکی و آزمایش‌های گروه Deamer نهاد رسمی ۷ Earliest signs of life، scientists find microbial remains in ancient rocks، UNSW، سپتامبر ۲۰۱۹ (درباره‌ی Baumgartner و همکاران، Geology) بخش اول — تپه‌های سنگی پیلبارا و بقایای خود میکروب‌ها درونشون نهاد رسمی