מאמר חדש מציע שהחיים יכולים להיות נפוצים בכל היקום, רק לא בקרבתנו

מפה של היקום הנצפה. (פול קרלוס בודסי/ויקימדיה/CC BY 4.0)

אבני הבניין של החיים יכולות, ועשו, להתכנס באופן ספונטני בתנאים הנכונים. זה נקרא יצירה ספונטנית, או אביוגנזה . כמובן שרבים מהפרטים נשארים חבויים לנו, ואנחנו פשוט לא יודעים איך בדיוק הכל קרה.

או באיזו תדירות זה יכול לקרות.

לדתות העולם יש רעיונות שונים לגבי איך החיים הופיעו, כמובן, והן מתקשרות לידיים הקסומות של אלוהויות על טבעיות שונות כדי להסביר את הכל. אבל ההסברים האלה, אמנם סיפורים צבעוניים, משאירים רבים מאיתנו לא מרוצים.



'איך התעוררו החיים' היא אחת השאלות המרתקות ביותר בחיים, ואחת שהמדע נאבק איתה ללא הרף.

טומונורי טוטאני הוא מדען אחד שמוצא את השאלה הזו משכנעת. טוטאני הוא פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת טוקיו. הוא כתב מאמר חדש בשם הופעת חיים ביקום אינפלציוני . זה פורסם ב דוחות מדעיים של הטבע .

עבודתו של טוטאני נשענת מאוד על כמה מושגים. הראשון הוא הגיל והגודל העצום של היקום, איך הוא מנופח לאורך זמן, וכמה סביר שאירועים יתרחשו. השני הוא RNA; ספציפית, כמה ארוכה צריכה להיות שרשרת של נוקלאוטידים כדי 'לצפות לפעילות משכפלת עצמית' כפי שאומר המאמר.

עבודתו של טוטאני, כמו כמעט כל עבודה על אביוגנזה, בוחנת את המרכיבים הבסיסיים של החיים על פני כדור הארץ: RNA, או חומצה ריבונוקלאית . ה-DNA קובע את הכללים לאופן בו צורות חיים אינדיבידואליות מתעצבות, אך ה-DNA הוא הרבה יותר מורכב מ-RNA.

RNA עדיין מורכב יותר, בסדרי גודל, מהכימיקלים הגולמיים והמולקולות המצויים בחלל או על פני כוכב לכת או ירח. אבל הפשטות שלו בהשוואה ל-DNA גורמת לסבירות גבוהה יותר להתרחש באמצעות אביוגנזה.

יש גם תיאוריה אחת באבולוציה האומרת שלמרות שה-DNA נושא את ההוראות לבנות אורגניזם, זה ה-RNA שמווסת את השעתוק של רצפי DNA. זה נקרא אבולוציה מבוססת RNA , והוא אומר שה-RNA נתון לברירה טבעית דרוויניסטית, והוא גם תורשתי. זה חלק מהרציונל מאחורי הסתכלות על RNA לעומת DNA.

RNA כפול גדילים. (Supyyyy/Wikimedia/CC By 4.0)

RNA היא שרשרת של כימיקלים המכונה נוקלאוטידים. כמה מחקרים מראים ששרשרת של נוקלאוטידים צריכה להיות לפחות 40 עד 100 נוקלאוטידים הרבה לפני שההתנהגות המשכפלת העצמית הנקראת חיים יכולה להתקיים.

עם הזמן, מספיק נוקלאוטידים יכולים ליצור שרשרת כדי לעמוד בדרישת האורך הזו. אבל השאלה היא, האם היה מספיק זמן בחיי היקום? ובכן, אנחנו כאן, אז התשובה חייבת להיות כן, לא?

אבל חכה. על פי הודעה לעיתונות המכריזה על מאמר חדש זה, '... ההערכות הנוכחיות מצביעות על כך שמספר קסם של 40 עד 100 נוקלאוטידים לא היה אפשרי בנפח החלל שאנו רואים ביקום הנצפה.'

המפתח כאן הוא המונח 'יקום ניתן לצפייה'.

'עם זאת, ביקום יש יותר מהניתן לצפייה,' אמר טוטאני. 'בקוסמולוגיה העכשווית, מוסכם שהיקום עבר תקופה של אינפלציה מהירה שיצרה אזור עצום של התפשטות מעבר לאופק של מה שאנו יכולים לצפות ישירות. הפקת נפח גדול יותר זה למודלים של אביוגנזה מגדילה מאוד את הסיכויים להתרחשות חיים.'

היקום שלנו נוצר במהלך המפץ הגדול , אירוע אינפלציה בודד. לפי המאמר של טוטאני, היקום שלנו 'ככל הנראה כולל יותר מ-10^100 כוכבים דמויי שמש', בעוד שהיקום הניתן לצפייה מכיל רק כ-10 סקסטיליון (10^22) כוכבים.

אנחנו יודעים שהחיים התרחשו לפחות פעם אחת, אז לא מן הנמנע שאביוגנזה התרחשה לפחות פעם נוספת, גם אם הסיכויים זעירים לאין ערוך.

לפי הסטטיסטיקה, כמות החומר ביקום הנצפה אמורה להיות מסוגלת לייצר רק RNA שאורכו 20 נוקלאוטידים, הרבה מתחת למספר 40 עד 100. אבל בגלל האינפלציה המהירה, חלק ניכר מהיקום אינו ניתן לצפייה. זה פשוט רחוק מכדי שאור שנפלט מאז המפץ הגדול יגיע אלינו.

כאשר קוסמולוגים מחברים את מספר הכוכבים ביקום הנצפה למספר הכוכבים ביקום הבלתי ניתן לצפייה, המספר המתקבל הוא 10^100 כוכבים דמויי שמש. זה אומר שיש הרבה יותר חומר במשחק, והיצירה האביוגנית של שרשראות ארוכות מספיק של RNA היא לא רק אפשרית, אלא סבירה, או אפילו בלתי נמנעת.

במאמרו מציין פרופסור טוטאני את מערכת היחסים הבסיסית הנחקרת. 'כאן, נגזר קשר כמותי בין אורך ה-RNA המינימלי/דקה הנדרש כדי להיות הפולימר הביולוגי הראשון, לבין גודל היקום הדרוש כדי לצפות להיווצרות של RNA ארוך ופעיל כל כך על ידי הוספת מונומרים אקראית.'

זה מתחיל לבלבל? הנה בתקווה תקציר יותר ניתן לניהול.

היקום גדול מהחלק הנצפה שלו, וככל הנראה מכיל 10^100 כוכבים דמויי שמש. כדי שההסתברות ליצירה אביוטית של RNA על כוכב לכת דמוי כדור הארץ תהיה שווה ל-1, או לאחדות, אזי אורך הנוקלאוטידים המינימלי חייב להיות פחות מ-20 נוקלאוטידים בערך, שהוא קטן בהרבה מהמינימום שהוגדר בתחילה של 40 נוקלאוטידים.

אבל מדענים לא חושבים ש-RNA באורך 20 נוקלאוטידים בלבד יכול להיות משכפל עצמי, לפחות לא מנקודת המבט שלנו כצופים בחיים ארציים. כפי שטוטאני אומר במאמרו, 'לכן, אם יתגלו בעתיד אורגניזמים מחוץ לכדור הארץ ממקור שונה מאלה שעל כדור הארץ, זה ירמז על מנגנון לא ידוע שפועל לפילמור נוקלאוטידים הרבה יותר מהר מתהליכים סטטיסטיים אקראיים.'

מה יהיה התהליך הזה?

מי יודע, אבל זו כנראה נקודת פיתול שבה אנשים מאמינים יכולים לצלצל ולומר, 'למה אלוהים, כמובן'.

עבודתו של טוטאני בשום אופן לא סיפקה תשובה. אבל כמו הרבה עבודה מדעית, זה עוזר לחדד את השאלה, ומזמין אחרים ללמוד אותה.

'כמו רבים בתחום המחקר הזה, אני מונע מסקרנות ומשאלות גדולות', אמר טוטאני.

'השילוב של החקירה האחרונה שלי בכימיה של RNA עם ההיסטוריה הארוכה שלי בקוסמולוגיה מוביל אותי להבין שיש דרך סבירה שהיקום עבר ממצב אביוטי (חסר חיים) למצב ביוטי. זו מחשבה מרגשת ואני מקווה שהמחקר יוכל להתבסס על זה כדי לחשוף את מקורות החיים״.

מאמר זה פורסם במקור על ידי היקום היום . קרא את ה מאמר מקורי .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.