پوريا ناظمی

باستان‌شناسی حیات در فراسوی مرزهای زمین

 

گفت‌وگو با دکتر جیمی السیلا درباره کشف عوامل حیات روی دنباله‌دارها
«این گفتگو امروز - 3 شنبه 24 شهریور در جام جم چاپ شد»
دنباله‌دارها یکی از زیباترین میهمانان آسمان شب هستند که هر زمان که به زمین نزدیک می‌شوند چشم‌های بسیاری را به سوی آسمان خیره می‌کنند. اما این دنباله‌دارهای مرموز محتوی رازهای بسیاری از تاریخ منظومه ما هستند. در سال 1999 ناسا فضاپیمایی را به سوی یکی از دنباله‌دارهای منظومه شمسی به نام ویلت 2 اعزام کرد. این سفینه که نامش غبار ستاره‌ای (Star Dust) بود با گذر از میان گیسو و دنباله این دنباله‌دار نمونه‌ای از ذرات آن را جمع‌آوری کرد و به زمین بازگرداند تا محققان بتوانند به بررسی دقیق آن بپردازند. یکی از گروه‌هایی که به بررسی این نمونه‌ها پرداختند، گروهی به سرپرستی دکتر جیمی السیلا (Jamie Elsila) بودند. دکتر السیلا که دکترای شیمی خود را در سال 2004 از دانشگاه استنفورد کسب کرده در آزمایشگاه تحقیقات زیست مرکز فضایی گودارد ناسا مشغول فعالیت است و در همین آزمایشگاه بود که با بررسی نمونه‌های بازگردانده شده از این ماموریت توانست آمینواسیدی ساده به نام گلیسین را در ذرات این دنباله‌دار کشف کند. این آمینواسید یکی از مهم‌ترین اجزای شکل‌گیری حیات است. کشف آن باعث شده است تا نظریه‌ای تقویت شود که بر مبنای آن حیات روی زمین شکل نگرفته و از فضا به زمین منتقل شده است. کشفی که اگر در نهایت ثابت شود معلوم خواهد شد همه ما در اصل موجوداتی فضایی هستیم! گروه دانش روزنامه جام‌جم در باره این کشف مهم گفتگویی را با دکتر الیسلا ترتیب داد که حاصل آن را در پی می‌خوانید.

می‌خواهیم درباره کشف نشانه‌هایی از بلوک‌های سازنده حیات روی دنباله‌دار ویلت 2 که شما و تیمتان موفق به انجام آن شده‌اید صحبت کنیم؛ اما اجازه دهید پیش از هر چیز صحبتمان را با این موضوع آغاز کنیم که اصلا چرا باید به سراغ دنباله‌دارها برویم؟ چه چیزی این گوله برفی‌های گل‌آلود آسمانی را تا این حد برای ما جذاب می‌کند؟

اهمیت بررسی دنباله‌دارها به این واقعیت برمی‌گردد که این اجرام همزمان با شکل‌گیری منظومه شمسی یعنی حدود چهار و شش میلیارد سال پیش به وجود آمده‌اند و برخلاف سیارات و دیگر اجرام منظومه ما از آن زمان تاکنون تقریبا دست‌نخورده باقی‌مانده‌اند. به همین دلیل آنها در بردارنده تصویری از اطلاعات و شرایطی هستند که در روزهای آغازین منظومه شمسی وجود داشته است و می‌توانند ما را از ترکیبات شیمیایی منظومه در آن دوره آگاه سازند. از سوی دیگر سیاره ما زمین در دوره ابتدایی شکل‌گیری خود تحت بمباران‌های شدید دنباله دارها و شهاب سنگ‌ها بوده است که باعث می‌شده است تا محتویات این اجرام به زمین منتقل شوند. بنابراین اگر دنباله‌دارها محتوی اجزای سازنده حیات بوده باشند می‌توانند آن را با خود به زمین منتقل کرده باشند.

جیمی السیلا محقق مرکز فضایی گودارد

ماموریت غبار ستاره‌ای یا StarDust نمونه‌هایی را از دنباله‌دار ویلت 2 جمع‌آوری کرد. چرا این دنباله‌دار برای نمونه‌برداری انتخاب شده بود؟

ویژگی خاص این دنباله‌دار در این است که دنباله‌دار ویلت 2 دفعات زیادی از کنار خورشید عبور نکرده است به عبارت دیگر از ابتدای پیدایش تاکنون تنها 5 بار از کنار خورشید عبور کرده است. هر بار که دنباله‌داری از کنار خورشید عبور می‌کند، تحت تاثیر گرمای خورشید قرار می‌گیرد و بخشی از مواد اصلی خود را تحت تاثیر این فرآیند از دست می‌دهد. به همین سبب ویلت 2 را باید یکی از دست نخورده‌ترین دنباله‌دارهایی دانست که می‌شناسیم.

شما نمونه‌هایی از آمینواسید گلیسین را در نمونه‌های جمع‌آوری شده از این دنباله‌دار پیدا کرده‌اید. از کجا مطمئن هستید این ذرات متعلق به این دنباله‌دار هستند؟ منظورم این است که آیا این نمونه‌ها نمی‌توانسته‌اند بعد از جمع شدن و از طریق دیگری مثلا هنگام استخراج آنها در آزمایشگاه وارد نمونه‌ها شده باشد؟

سوال خیلی خوبی است! ما مقدار ایزوتوپ کربن را در گلیسین اندازه گیری کردیم. ما پارامتری داریم که به آن نسبت ایزوتوپ کربن می‌‌گوییم و بنابر تعریف عبارت است از نسبت مقدار ایزوتوپ کربن 13 نسبت به مقدار ایزوتوپ کربن 12، آمینواسیدهای زمینی از نسبت ایزوتوپ کربنی مختلفی نسبت به انواع فرازمینی برخوردارند. در واقع نمونه‌های فضایی سنگین تر هستند و مقدار کربن 13 آنها بیشتر است. اندازه گیری‌های ما نشان داد که این نسبت منطبق با نسبتی است که در فضا وجود دارد و به همین دلیل نمی‌تواند روی زمین وارد نمونه‌ها شده باشد.

چرا پیدا کردن چنین آمینواسیدی (گلیسین) درباره بررسی تاریخ شکل‌گیری حیات دارای اهمیت است؟

آمینواسیدها بلوک‌های ساختمانی پروتوئن‌ها و آنزیم‌ها هستند که حیات را روی زمین شکل می‌دهند. گلیسین، ساده‌ترین آمینواسیدی است که وجود دارد. ما می‌دانیم که وجود آمینواسیدها برای شکل دادن حیات روی زمین ضروری بوده است. این کشف در حقیقت به ما راه تازه‌ای را نشان می‌دهد که چگونه آمینواسیدها روی زمین منتقل شده و در شکل دادن به حیات نقش ایفا کرده‌اند، اما در کنار آن این نکته مهم را هم بیان می‌کند که همین طور که به زمین آمده‌اند، ممکن است در دیگر نقاط منظومه شمسی نیز پراکنده شده باشند به همین دلیل دامنه مناطقی که ممکن است میزبان حیات در کیهان باشند افزایش پیدا می‌کند.

دنباله دار ویلت -2 

آیا این کشف تضمین می‌کند آمینواسیدها که اینک در دنباله‌دار ویلت 2 پیدا شده‌اند در همه دنباله‌دارها وجود دارند یا این مورد فقط یک استثناست؟

ما نمی‌توانیم با قطعیت به این سوال پاسخ دهیم مگر آن که نمونه‌هایی از دیگر دنباله‌دارها را هم بررسی کنیم، اما به نظر می‌رسد بتوان آمینواسیدها را در دیگر دنباله‌دارها نیز پیدا کرد.

و اگر این طور باشد همان طور که گفتید، اجزای سازنده حیات ممکن است در دیگر نقاط منظومه شمسی ما هم پراکنده شده باشند؟

بله کاملا درست است. این کشف به ما می‌گوید آمینو اسیدها احتمالا روی نقاط دیگری از منظومه شمسی نیز پراکنده شده‌اند.

این آمینواسیدها اگرچه بخش مهمی از بلوک‌های شکل‌دهنده حیات را تشکیل می‌دهند، اما همه مواد لازم تشکیل‌دهنده آن نیست. آیا دیگر اجزای سازنده حیات هم ممکن است از فضا به زمین آورده شده باشند؟

ما دقیقا نمی‌دانیم حیات روی زمین چگونه آغاز شد. ما تنها می‌دانیم برای آغاز حیات به ساختارهایی نیاز بوده که یکی از آنها آمینواسیدها هستند. یک احتمال آن است که آمینواسیدها از طریق دنباله‌دارها و شهاب سنگ‌ها به زمین آورده شده باشند و کشف ما هم تایید می‌کند که این آمینواسیدها روی دنباله‌دارها وجود دارند. احتمال دیگری نیز وجود دارد و آن این است که آمینواسیدها در همین جا و براساس واکنش‌های شیمیایی شکل گرفته باشند. البته شکل‌گیری حیات به ساختارهای مهم و ضروری دیگری هم نیاز دارد. ساختارهایی مانند نئوکلو بیس‌ها و شکرها که البته هر‌دوی اینها روی دنباله‌دارها شناسایی شده‌اند و این احتمال وجود دارد که توسط آنها به زمین منتقل شده باشند.

طرحی از مولکول گلیسین

اگر بپذیریم این بلوک‌های ساختمانی از فضا به زمین منتقل شده‌اند نقش زمین در این میان برای شکل‌دهی حیات چه بوده است؟ این مواد اصلی همان طور که شما هم اشاره کردید ممکن است به نقاط دیگر منظومه هم رفته باشند. پس چرا اینجا به حیات منتهی شده‌اند؟

حیات آن گونه‌ای که ما می‌شناسیمش نیازمند آب است و اغلب اجرام منظومه شمسی فاقد آب مایع هستند. این یکی از دلایلی است که زمین را در پذیرش حیات از دیگر نقاط منظومه شمسی متمایز می‌کند. البته نقاط دیگری از منظومه شمسی مانند قمر اروپای مشتری نیز وجود دارند که دارای آب مایع هستند و احتمال دارد گونه‌ای حیات را که ما تاکنون آن را نشناخته‌ایم در خود پرورش داده باشند، اما در نهایت این که ما هنوز نمی‌دانیم چرا حیات اینجا روی زمین ما شروع شد و هنوز این موضوع یکی از رازهای بزرگ پیش روی علم است.

و در نهایت این که گام بعدی در راستای این تحقیقات چیست؟

ما فعلا برنامه دیگری برای تحقیق روی این ذرات نداریم. چراکه تحقیقات انجام شده در مرزهای توانایی‌های فنی ما قرار داشت و مقدار گلیسین هم بسیار اندک بود. خوشبختانه نمونه‌های جمع‌آوری شده از ماموریت استار داست همگی حفظ خواهند شد تا زمانی که ما به فناوری‌های دقیق‌تری دست پیدا کنیم. آن هنگام خواهیم توانست دوباره به سراغ این نمونه‌ها برگردیم و تحقیقات را ادامه داده و به پیش ببریم و به دنبال آمینو اسیدها و دیگر ترکیبات شیمیایی بگردیم.

ما همچنین با علاقه بسیاری به دنبال ماموریت دیگری هستیم که ناسا در حال طراحی آن است و طی آن قرار است ذراتی از هسته دنباله‌دارها به زمین بازگردانده شود. ماموریت استار داست نمونه‌هایی را از بخش‌های حاشیه‌ای دنباله‌دار گردآوری کرد. بخش‌هایی که در اثر نزدیکی دنباله‌دار به خورشید و تحت تاثیر فرآیند حرارتی آن از بدنه اصلی دنباله‌دار جدا شده و گیسوی دنباله‌دار را تشکیل داده بودند. ما انتظار داریم هسته جامد دنباله‌دارها از نظر ترکیبات شیمیایی غنی تر باشد و انتظار داریم آمینو اسیدها و دیگر بلوک‌های ساختمانی بیشتری از حیات را در آنجا پیدا کنیم. اگر امکان برگرداندن بخش‌هایی از هسته یک دنباله‌دار فراهم شود، آن گاه می‌توانیم با دقت آنها را بررسی کنیم و انتظار پیشرفت بزرگ‌تری را داشته باشیم.