أظهرت دراسة أن الحياة على الأرض ربما نشأت من المواد الهلامية اللزجة

اقترح فريق دولي من الباحثين من اليابان وماليزيا والمملكة المتحدة وألمانيا مفهومًا جديدًا لأصل الحياة يعتمد على دور المواد الهلامية السطحية اللزجة. ونشرت الدراسة في المجلة ChemSystemsChem ويعتبر هذه الهياكل شبه الصلبة محتملة “حاضنات” التفاعلات الكيميائية التي سبقت الخلايا.

المواد الهلامية بدلا من الخلايا

تظل مسألة أصل الحياة من أصعب المسائل العلمية. تركز النظريات التقليدية على خصائص الجزيئات الحيوية الفردية أو السلاسل القصيرة من الأحماض النووية والبروتينات. يسلط المفهوم الجديد الضوء على البنية التي أنشأتها المواد الهلامية كعامل رئيسي.

يقول البروفيسور توني جيا من جامعة هيروشيما: «على عكس الأساليب القياسية، تنظر نظريتنا إلى المواد الهلامية على أنها بيئات نشطة يمكنها تنظيم الجزيئات وتعزيز التفاعلات الكيميائية على الأرض المبكرة».

كانت المواد الهلامية البريبايوتيكية عبارة عن طبقات لزجة وشبه صلبة متصلة بالأسطح ذات خصائص ميكانيكية وكيميائية مشابهة للأغشية الحيوية الميكروبية الحديثة. يمكن لهذه الطبقات الاحتفاظ بالجزيئات وتركيزها، ومنع تشتتها العشوائي وتوفير الاستقرار للبيئة، مما خلق الظروف الملائمة للعمليات الكيميائية المعقدة قبل وقت طويل من ظهور الخلايا الأولى.

جزيئات تحت الحماية

يمكن للمواد الهلامية أداء عدة وظائف في وقت واحد. لقد قاموا بتجميع الجزيئات، واحتفظوا بشكل انتقائي بمركبات معينة، وخففوا من التقلبات البيئية، بما في ذلك التغيرات في درجة الحرارة أو الرطوبة أو كيمياء المياه. خلقت هذه الخصائص “مختبرات صغيرة” حيث يمكن للتفاعلات الاستقلابية الأولية وعمليات التكاثر الذاتي أن تتطور تدريجيًا.

ويؤكد الباحثون أن المصفوفات اللزجة يمكنها تسريع تفاعلات الجزيئات، مما يخلق تركيزًا محليًا عاليًا من الكواشف. وهذا أمر بالغ الأهمية لتشكيل سلاسل طويلة من الحمض النووي الريبي (RNA) أو البروتينات، والتي تتآكل بسرعة وتفقد نشاطها في المحلول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون أسطح المواد الهلامية بمثابة سقالة يمكن توجيه المركبات الكيميائية عليها للتفاعل بشكل أكثر دقة، مما يزيد من احتمالية التفاعلات الناجحة.

التأثير على التطور وعلم الأحياء الفلكي

يمكن للمواد الهلامية البريبايوتيكية التغلب على العوائق الرئيسية في كيمياء ما قبل الحياة. لقد وفرت التركيز والهيكلة والحماية للجزيئات، مما سمح للأنظمة الكيميائية المبكرة بزيادة التعقيد تدريجيًا. في ظل هذه الظروف، يمكن أن تنشأ دورات التمثيل الغذائي الأولية، والأشكال الأولى من التكاثر الذاتي، والأنظمة الأولية للوراثة، مما يمهد الطريق للتطور البيولوجي.

“هذه مجرد واحدة من العديد من النظريات، لكنها تقدم منظورًا جديدًا لأنه حتى الآن تم تجاهل دور المواد الهلامية إلى حد كبير. يقول كوهان شاندرو من الجامعة الوطنية الماليزية: “أردنا دمج البيانات المتباينة في سرد ​​متماسك يضع المواد الهلامية في طليعة أبحاث أصل الحياة”.

البحث عن الحياة خارج الأرض

ويتكهن الباحثون بوجود هياكل مماثلة تشبه الهلام على كواكب أخرى. يمكن أن تتكون هذه “الأغشية الرقيقة” – نظائرها من الأغشية الحيوية خارج كوكب الأرض – من مكونات كيميائية فريدة خاصة بكوكب أو قمر معين، بما في ذلك المعادن والأملاح القابلة للذوبان والجزيئات العضوية.

يغير هذا المنظور النهج المتبع في علم الأحياء الفلكي: ينبغي للمرء أن يبحث عن الحياة ليس فقط بين جزيئات محددة، ولكن أيضًا بين الهياكل القادرة على تركيز وتنظيم الأنظمة الكيميائية. وحتى لو كان تركيب المواد مختلفًا، فإن قدرة الهلام على الاحتفاظ بالجزيئات وتنظيمها يمكن أن توفر إشارات حول عملية بيولوجية محتملة. وهذا يفتح أهدافًا جديدة للبعثات الفضائية المستقبلية.

ويخطط العلماء لاختبار النموذج تجريبيًا، وإعادة إنتاج ظروف الأرض المبكرة. سوف يدرسون كيف يمكن للمواد الكيميائية البسيطة أن تشكل المواد الهلامية، وكيف يؤثر هيكل الهلام على حركية التفاعلات الكيميائية، وما هي خصائص هذه الطبقات التي يمكن أن تساهم في ظهور أنظمة الحياة الأولية.

وقالت رامونا خانوم، المؤلفة المشاركة في الدراسة: “نأمل أن يلهم بحثنا الآخرين لدراسة الجوانب غير المفهومة لأصول الحياة والمساعدة في تصميم تجارب جديدة لاختبار هذه الفرضيات”.