فرگشت حیات اولیه بر روی زمین، چگونه بوده است؟
فرگشت حیات اولیه بر روی زمین، چگونه بوده است؟
مجله علمی ایلیاد - قبل از آغاز حیات، آر‌ان‌ای وجود داشت؛ دانشمندان در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان «LMU» در مونیخ آلمان، نشان می‌دهند که چهار حرف مختلف این الفبای ژنتیکی چگونه از مولکول‌های پیش‌ماده‌ی ساده بر روی زمینِ اولیه، تحت شرایط زیست‌محیطی یکسان ساخته شدند.
«فرگشت حیات» تاریخ خاص خودش را دارد؛ قبل از آغاز حیات بر روی سیاره‌ی جوان ما، اولین عناصر سازنده‌ی ساده باید حدود چهار میلیارد سال پیش ساخته شده باشند. تحت کدام شرایط و به چه روش‌هایی چنین مولکول‌هایی گرد هم آمدند تا پلیمرهای ژنتیکی پیچیده‌تری که قادر بودند خودشان را تکثیر کنند را تشکیل دهند؟ چیزی که امروز ما به آن پیش‌ماده‌های دی‌ان‌ای، می‌گوییم. دانشمندان با همکاری پروفسور «توماس کارل» از دانشگاه LMU در مونیخ، اکنون می‌توانند یک مرحله‌ی مهم دیگر در این فرگشت شیمیایی را توضیح دهند که مقدم بر فیلوژنی بیولوژیکی است.
توماس کارل و تیمش آبشاری از واکنش‌های شیمیایی را پیشنهاد می‌دهند که در آن، چهار مولفه‌ی مختلف از مولکول وراثتی آر‌ان‌ای تحت شرایط یکسان زمین اولیه، تولید می‌شوند؛ سوپ ابتدایی که در یک قابلمه پخته شده است. تاکنون، دو مسیر رقابتی وجود داشته که مستلزم تنظیمات ژئوشیمیایی مختلفی بر روی زمین اولیه بودند. یک مسیر منجر به ساخت پیریمیدین‌ها شد و دیگری منجر به تولید پورین‌ها شد. تیم کارل قبلاً مسیر واکنش به مولکول‌های دومی را در مقاله‌ی قبلی‌شان توصیف کرده بودند. اکنون دانشمندان مونیخ در نهایت هر چهار عنصر سازنده‌ی ژنتیکیِ آغازگر حیات را ساخته‌اند.
بر این اساس، ساده‌ترین مواد شیمیایی و شرایط واکنش مثل موادی که چندین میلیون سال پیش در میدان‌های ژئوحرارتی با فعالیت آتشفشانی زیرخاکی یا مثلاً در برکه‌های توخالی یافت شده بودند، برای حفظ سنتز عناصر سازنده‌ی آر‌ان‌ای در یک سریِ کامل از مراحل واکنش کافی بودند. مواد آغازین برای آزمایشات که قرار بود شرایط پربیوتیک را شبیه‌سازی کنند، در واقع موادی به سادگیِ آمونیاک، اوره و اسیدفورمیک بودند. همچنین به نمک‌هایی مثل نیتریت‌ها و کربنات‌ها و همچنین فلزاتی مثل آهن و روی نیز نیاز بود که به مقدار زیادی در پوسته‌ی زمین وجود دارند. زنجیره‌ی واکنش‌های شیمیایی فقط با چرخه‌های خیس-خشک برانگیخته شد، مثل چرخه‌های ناشی از منابع هیدروترمال یا دوره‌های خشکسالی یا باران.
توماس کارل این فعالیت را یک «پیشرفت غیرمنتظره» می‌داند. مشاهده‌ی شرایط واکنش همگن برای مراحل جداگانه‌ی سنتز بسیار جالب است. حتی نوسانات کوچکی از پارامترهای فیزیکی مثل گرمایش خفیف یا خنک‌شدن یا تغییر بین یک محیط واکنش کمی اسیدی یا کمی قلیایی نیز کافی هستند. یک شیمیدان LMU، می‌گوید: «مولکول‌های پیچیده‌ی محدودی وجود دارد که در این رشته‌های واکنش باریک تولید می‌شوند.» چنین شرایط چارچوبی ساده‌ای این احتمال را بیشتر کرد که این آبشارهای واکنش و در نتیجه یک مرحله‌ی مهم در تکامل شیمیایی بر روی زمین اولیه رخ دهد.