ما مصدر الطاقة الذي أشعل شرارة تطور الحياة؟
لا يتفق علماء الأحياء تمامًا على المكان الذي ظهرت فيه الحياة الأولى على الأرض بالضبط. ربما تكون قد تطورت في قاع المحيط ، في برك صخرية ضحلة أو من كتل بناء ناتجة عن اصطدامات كويكب – أو ربما كل ما سبق. نحن نعلم أن كل الحياة مستمرة أرض يحتاج الماء للبقاء على قيد الحياة ، لذلك من المحتمل أن تكون الحياة قد تطورت أولاً هناك. لكن الماء وحده لا يكفي لإشعال الحياة ؛ يحتاج أيضًا إلى الطاقة.
اليوم ، تستمد معظم الكائنات الحية طاقتها من الأيض السكريات ، لكن هذه الجزيئات لم تكن موجودة منذ 3.7 مليار سنة ، عندما تطورت الحياة لأول مرة.
إذن ما هي مصادر الطاقة المتاحة لمساعدة سكان الأرض الأوائل على الظهور؟
متعلق ب: ما الذي يجعل الأرض مثالية للحياة؟
خلال عصر Hadean (منذ حوالي 4.6 مليار إلى 4 مليارات سنة) ، كانت الأرض إلى حد كبير عالم محيط ، مع وجود جزيرة بركانية عرضية تنفجر من الماء. إحدى النظريات حول أصل الحياة هي أن الأشعة فوق البنفسجية (UV) من الشمس ساعد في تكوين جزيئات معقدة في برك صخرية ضحلة على جزر بركانية إيلوي كامبروبي كاساس (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم أحياء يدرس أصل الحياة في جامعة تكساس ريو غراندي فالي.
“الأشعة فوق البنفسجية [radiation] أمر رائع لأنه حيوي للغاية لدرجة أنه سيولد جزيئات متأينة ، مما يجعلها أكثر تفاعلية “وأكثر احتمالاً للاندماج في الجزيئات الأكبر والأكثر تعقيدًا اللازمة لتوليد اللبنات الأساسية للحياة ، كما قالت كامبروبي كاساس لـ Live Science. ومع ذلك ،” UV يولد الإشعاع مشكلة تتمثل في تحطيم أي شيء لديك “أيضًا ، كما قال كامبروبي كاساس. لذلك ، حتى مع تشكل الجزيئات المعقدة ، فإنها أيضًا قد تتحلل بسبب إشعاع الشمس.
لهذا السبب يشك كامبروبي كاساس وزملاؤه في أن أصل الحياة حدث في مكان ما بعيدًا عن تلك البرك الدافئة – في قاع البحر ، حيث تمتزج المياه القلوية الساخنة بالماء البارد الحمضي ، مما ينتج عنه حساء من الطاقة الكيميائية التي كان يمكن أن يكون شرارة لتطور الحياة.
على عمق عميق تحت سطح المحيط ، تتشكل مناطق النشاط الحراري الأرضي عند حدود الصفائح مع صعود الصهارة من وشاح الأرض. تتسرب مياه المحيط الباردة إلى الشقوق في هذه المناطق الساخنة وتذيب المعادن من الصخور. وأوضحت كامبروبي-كاساس أنه عندما ترتفع المياه الساخنة من الشقوق وتتدفق إلى المحيط البارد ، تترسب المعادن وتشكل “مداخن” من المواد العضوية. هذا السائل شديد القلوية ويحتوي على الكثير من غاز الهيدروجين ، وخلال العصر الهادي كان الغلاف الجوي للأرض ينفجر كربون ثاني أكسيد ، الذي يذوب الكثير منه في المحيط ، مما يجعل المحيط حمضيًا قليلاً.
عندما يتم دمج الماء من الفتحات الحرارية المائية مع ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء ، تصبح الجزيئات الناتجة “أكثر نشاطًا كيميائيًا ، ويمكنك البدء في إضافة النيتروجين لصنع الأحماض الأمينية أو إضافة النيتروجين والأكسجين لتشكيل اللبنات الأساسية لـ الحمض النوويقال كامبروبي كاساس.
نقل اللبنات الأساسية للحياة من الفضاء
تفترض إحدى النظريات حول أصل الحياة على الأرض أن اللبنات الأساسية للحياة قد تم تقديمها الكويكب التأثيرات ، التي كانت أكثر شيوعًا في Hadean مما هي عليه اليوم. على الكويكب ، كانت طبقة من الجليد تحمي السكريات البسيطة والأحماض الأمينية الصغيرة – المكونات الخام اللازمة لكيمياء البريبايوتك – من الكثير من إشعاع الشمس القاسي ، بارثا بيرا (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم أبحاث في معهد أبحاث منطقة خليج ناسا البيئي.
قال بيرا لـ Live Science: “تتعرض هذه الأجسام لأشعة الشمس لملايين السنين ، وتنتج الجذور – مكونات نشطة – يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض حتى في درجات الحرارة المنخفضة”. الراديكاليون ذراتأو جزيئات أو أيونات تحتوي على إلكترون إضافي ، مما يجعلها جاهزة للتفاعل مع أي شيء.
حسب أصل الحياة هذا فرضيةعندما تضرب تلك الكويكبات الأرض ، كانت الجزيئات شديدة التفاعل قد اختلطت مع جزيئات بسيطة أخرى في المحيط لتكوين الكيمياء المعقدة اللازمة لبدء الحياة. وقال بيرا إنه في هذه الحالة ، كان مصدر الطاقة أيضًا هو الحرارة الجوفية.
نظرًا لوجود عدد قليل جدًا من عينات الصخور (والصغيرة) من هذه الفترة من تاريخ الأرض ، فمن المستحيل معرفة مصدر الطاقة بالضبط – الشمس أو الكيمياء الحرارية الأرضية أو الحرارة الجوفية – الذي أشعل شرارة الحياة. تطور. لكن البحث في المختبرات ، والكثير من الجدل الحماسي ، سيساعدنا في تحديد أصولنا المحتملة.
