الكويكب بينو يلقي ضوءاً جديداً على أصول الحياة
عندما أحضرت وكالة ناسا قطعًا من الكويكب بينو إلى الأرض، كان العلماء يأملون أن تساعد هذه العينات في الإجابة على بعض الأسئلة القديمة حول كيفية نشأة الحياة. وقد أجروا الآن دراسة متعمقة، وكانت النتائج مذهلة.
تشير ثلاث دراسات جديدة إلى أن العينات تحتوي على سكريات مرتبطة بالبيولوجيا، ومادة غريبة تشبه الصمغ من أيام شباب النظام الشمسي، وغبار من النجوم المحتضرة أكثر مما كان متوقعاً.
السكريات المرتبطة بمراحل الحياة المبكرة
ظهرت السكريات المرتبطة بالبيولوجيا في عينات بينو. وجد الباحثون الريبوز، وهو سكر خماسي الكربون ضروري لبناء الحمض النووي الريبي (RNA)، بالإضافة إلى الجلوكوز ، وهو سكر سداسي الكربون.
لقد ظهر الريبوز في عدد قليل من النيازك من قبل، لكن هذه هي المرة الأولى التي يُرى فيها الجلوكوز في مادة أتت مباشرة من كويكب.
تكتسب هذه المكونات أهمية بالغة لأنها ترتبط بالأدوات الأساسية للحياة. وقد تم العثور على جميع القواعد النيتروجينية الخمس المستخدمة في بناء كل من الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA، بالإضافة إلى الفوسفات، في عينات بينو التي أحضرتها مركبة أوزيريس-ريكس إلى الأرض.
“إن الاكتشاف الجديد للريبوز يعني أن جميع المكونات اللازمة لتكوين جزيء الحمض النووي الريبي موجودة في بينو”، كما قال يوشيهيرو فوروكاوا من جامعة توهوكو الذي قاد البحث.
لا يوجد حمض نووي في عينات بينو
لاحظ الفريق أنهم لم يعثروا على ديوكسي ريبوز، المرتبط بإنتاج الحمض النووي. يشير هذا الاختلاف إلى أن الريبوز ربما كان أكثر شيوعًا في النظام الشمسي الفتي.
يشير الباحثون إلى فرضية “عالم الحمض النووي الريبي”، والتي تشير إلى أن الحياة المبكرة ربما اعتمدت على الحمض النووي الريبي، قبل أن يتولى الحمض النووي والبروتينات العمل الحالي.
وأوضح فوروكاوا قائلاً: “تعتمد الحياة في الوقت الحاضر على نظام معقد منظم بشكل أساسي بواسطة ثلاثة أنواع من البوليمرات الحيوية الوظيفية: الحمض النووي DNA، والحمض النووي RNA، والبروتينات”.
“مع ذلك، ربما كانت الحياة المبكرة أبسط. يُعد الحمض النووي الريبي (RNA) المرشح الأبرز ليكون أول بوليمر حيوي وظيفي لأنه يستطيع تخزين المعلومات الوراثية وتحفيز العديد من التفاعلات البيولوجية.”
كما احتوت العينات على الجلوكوز، وهو أحد أكثر مصادر الطاقة شيوعاً للحياة على الأرض. إن وجود هذا السكر هنا يعني أن مصادر الطاقة هذه ربما كانت متاحة منذ القدم.
مادة غريبة مجمدة في الزمن
وعثر فريق بحثي ثانٍ على شيء لم يره أحد من قبل في المواد الفلكية: مادة تشبه الصمغ.
المادة مليئة بالنيتروجين والأكسجين، وكانت في السابق ناعمة ومرنة. لقد تصلبت منذ زمن بعيد، لكنها لا تزال تحمل آثار ماضيها الغريب.
قام الفريق بدراسة الحبيبات الغنية بالكربون، ثم قاموا بتقويتها وتنعيمها حتى تمكنوا من فحصها على المستوى الجزيئي.
“لقد عرفنا أننا أمام شيء رائع في اللحظة التي بدأت فيها الصور بالظهور على الشاشة. لقد كان الأمر لا يشبه أي شيء رأيناه من قبل، ولأشهر انشغلنا بالبيانات والنظريات بينما كنا نحاول فهم ماهيته وكيف يمكن أن يكون قد ظهر”، قال زاك غينسفورث من جامعة كاليفورنيا في بيركلي .
يبدو أن هذه المادة “الصمغية الفضائية” قد تشكلت عندما ارتفعت درجة حرارة الجسم الأم للكويكب في سنواته الأولى. ومن المرجح أن مركباً يسمى الكربامات قد تشكل أولاً.
نوع من البلاستيك في الفضاء
عادةً ما يذوب الكربامات في الماء. ولكن في هذه العينة، يبدو أنه قد تبلور قبل أن يصبح الكويكب رطباً بدرجة كافية لتفكيكه. وقد أنتجت هذه العملية سلاسل متشابكة ذات تركيب كيميائي غير عادي.
لاحظ الباحثون أن المادة يمكن أن تنثني قليلاً قبل أن تنكسر. الإشعاع الشبيه بإشعاع الشمس يجعلها هشة، تماماً مثل المواد البلاستيكية الخارجية التي تتلاشى ألوانها بعد مرور عدة فصول صيف.
“بالنظر إلى تركيبها الكيميائي، نرى نفس أنواع المجموعات الكيميائية الموجودة في البولي يوريثان على الأرض، مما يجعل هذه المادة من بينو شيئًا أشبه بـ ‘البلاستيك الفضائي’،” قال سكوت ساندفورد من مركز أبحاث أميس التابع لناسا.
إن المقارنة سطحية فقط لأن البنية أقل انتظاماً بكثير من البولي يوريثان. ومع ذلك، فإنها تُظهر مدى غرابة هذا الاكتشاف.
يعتقد الفريق أن “الصمغ” قد يمثل إحدى الخطوات الكيميائية الأولى التي ساعدت في تشكيل المواد العضوية الأكثر تعقيدًا.
غبار أقدم من النظام الشمسي
ركزت الدراسة الثالثة على الحبيبات ما قبل الشمسية، التي تتشكل في النجوم الأقدم من الشمس . ينتهي المطاف بهذه الجسيمات محبوسة داخل الكويكبات وتحمل أدلة حول كيفية تشكل النظام الشمسي.
احتوت عينات بينو على ستة أضعاف كمية غبار المستعرات العظمى التي شوهدت في أي مادة فلكية أخرى دُرست. تشير هذه النتيجة إلى أن الجسم الأم لبينو ربما يكون قد تشكل في جزء من القرص الكوكبي الأولي المليء بحطام النجوم المحتضرة.
نجت بعض المواد الموجودة داخل العينات من التغيرات الشديدة التي أحدثتها السوائل. وأوضحت آن نغوين من مركز جونسون للفضاء التابع لناسا: “تحتفظ هذه الشظايا بوفرة أكبر من المواد العضوية وحبيبات السيليكات ما قبل الشمسية، والتي من المعروف أنها تتلف بسهولة بفعل التغيرات المائية في الكويكبات” .
“كان حفظها في عينات بينو مفاجأة، ويوضح أن بعض المواد نجت من التغيرات في الجسم الأم. تكشف دراستنا عن تنوع المواد ما قبل الشمسية التي تراكمت على الجسم الأم أثناء تشكله.”
يُتيح هذا المزيج نظرةً على النظام الشمسي المبكر وكيف امتزجت مصادر مختلفة من الغبار والجليد. وتساعد جيوب المواد غير الملوثة الباحثين على تتبع كيفية نمو وتطور الجسم الأم لبينو.
لماذا لا يزال بينو يثير دهشة العلماء؟
أثبت بينو أنه أحد أكثر الكويكبات إفادةً على الإطلاق. تُظهر عيناتُه أن التركيب الكيميائي المعقد لم ينتظر تكوّن الأرض.
كانت السكريات المرتبطة بالحياة، والمواد الغريبة الشبيهة بالبوليمرات، وغبار النجوم القديمة موجودة بالفعل في الكون. وقد أحضر مسبار أوزيريس-ريكس الآن صورةً لتلك الكيمياء القديمة. وبإمكان العلماء الآن تجميع ما تكشفه هذه الصورة عن أصولنا.
مع استمرار المختبرات في تحليل المواد، قد تظهر المزيد من المفاجآت. في الوقت الراهن، تُضيف هذه الدراسات طبقات جديدة إلى قصة تمتد لأكثر من أربعة مليارات سنة.
نُشرت الدراسة الكاملة في مجلة Nature Geoscience .