حیات روی زمین ممکن است دو بار ظهور کرده باشد؛ جد مشترک نهایی غیرزنده بوده است

مطالعه‌ای بحث‌برانگیز ادعا می‌کند که آخرین جد مشترک تمام موجودات زنده ممکن است اصلاً موجود زنده نبوده باشد.

گمان می‌رود حیات روی زمین حدود چهار میلیارد سال پیش از «سوپ نخستین» پدید آمده باشد؛ یعنی محیط شیمیایی زمین اولیه که در آن ترکیبات ساده می‌توانستند با واکنش‌های شیمیایی، به مولکول‌های پیچیده‌تر و در نهایت ساختارهای سازنده حیات تبدیل شوند. اکنون پژوهشی جدید و بحث‌برانگیز استدلال می‌کند که این گذار شگفت‌انگیز از شیمی به زیست‌شناسی نه یک بار، بلکه دو بار رخ داده است.

منشأ مستقل باکتری‌ها و آرکی‌ها

براساس مطالعه تازه، باکتری‌ها و آرکی‌ها، دو شاخه نخست در درخت حیات، هر یک به‌طور مستقل پدید آمده‌اند. نیای مشترک نهایی آن‌ها که «لوکا» نام دارد (مخفف «نیای مشترک جهانیِ نهایی» برای تمام موجودات زنده)، در واقع کاملاً زنده نبوده است؛ بلکه برای تأمین انرژی مورد نیاز سوخت‌وساز خود به فلزاتی وابسته بوده که در منافذ گرمابی رسوب می‌کردند.

پژوهشگران استدلال می‌کنند که با گذشت زمان و در نتیجه شکل‌گیری بی‌شمار ترکیب شیمیایی، باکتری‌ها و آرکی‌هایی که از لوکا تکامل یافتند، راه‌هایی برای ساخت آنزیم‌های درونی خود پیدا کردند تا واکنش‌های شیمیایی مورد نیاز برای حیات را کاتالیز کنند.

ما داریم به دوره‌ای از تکامل نگاه می‌کنیم که در آن، پیش‌سازهای بسیار ابتدایی حیات، در حال ابداع آنزیم‌هایی بودند که به آن‌ها امکان داد از پوسته زمین جدا و به سلول‌هایی مستقل و آزادزی تبدیل شوند.

شواهد ژنتیکی و متابولیکی

داده‌های ژنتیکی نشان می‌دهند که لوکا حدود ۴٫۲ میلیارد سال پیش، در عصر هادئن وجود داشته است؛ زمانی که سطح زمین هنوز بسیار داغ بود. شواهد زمین‌شناختی مربوط به این دوره بسیار اندک است؛ به‌طوری که تنها یک مجموعه از سنگ‌های کانادایی ممکن است به این دوران از تاریخ زمین بازگردد.

پژوهشگران با استفاده از یک رویکرد متابولیکی، تمرکز خود را بر این گذاشتند که برای تبدیل مواد موجود در زمین اولیه، مانند هیدروژن، آمونیاک، دی‌اکسید کربن، آب، سولفید هیدروژن و فسفات به اسیدهای آمینه و بازهای نوکلئوتیدی، چه ژن‌هایی لازم بوده است. در مجموع فقط ۴۲۰ واکنش شیمیایی شناسایی شد که نشان می‌دهد لوکا دراصل توده‌ای غیرزنده و وابسته به شیمی سنگ‌ها بوده است.

• باکتری‌ها و آرکی‌ها: ژن‌های مشترک برای نیمی از آنزیم‌های پایه
• نقش فلزات: جایگزینی کاتالیزورهای فلزی با فرایندهای آنزیمی
• انرژی اولیه: کاتالیز تبدیل فسفیت به فسفات توسط پالادیم