أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
غير مصنف

هل أتت الحياة من عالم آخر

هل أتت الحياة من عالم آخر(*)

تظهر الأبحاث الحديثة أن ثمة أحياء ميكروية(1)

ربما بقيت حية بعد رحلة من المريخ إلى الأرض.

<D. وورمفليش> ـ <B. وايس>

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001049.jpg

 

طوال حقبة طويلة من الزمن، ظل معظم العلماء يَقْبَلون بالفرضية القائلة بأن الحياة على الأرض هي ظاهرة نشأت على الكرة الأرضية. ووفقا لهذه الفرضية السائدة، فقد نشأت أقدم الخلايا الحية نتيجة تطور كيميائي جرى على كوكبنا قبل بلايين السنين في سياق عملية تسمى التخليق الحيوي(2). أما الاحتمال البديل ـ وهو أن الخلايا الحية، أو أسلافها، جاءت من الفضاء ـ فَيُعَدُّ مِنْ قِبَلِ كثير من الناس خيالا علميا. بيد أن التطورات التي حدثت في العقد الماضي وفّرت مصداقية جديدة للفكرة القائلة بأن المحيط الحيوي(3) للأرض ربما نشأ عن  بزرة خارج الأرض.

 

لقد عرف علماء الكواكب أن المنظومة الشمسية في باكورة تاريخها ربما كانت تتضمن كثيرا من العوالم التي تحتوي ماءً سائلا، وهو المكوِّن الأساسي للحياة كما نعرفها. هذا وثمة بياناتٌ حديثةٌ وفّرتها مرْكَبَاتُ استكشاف المريخ الجوالة(4)، التي أطلقتها الوكالة ناسا، تؤيد شكوكا سابقة تذهب إلى أن الماء كان يجري، بطريقة متقطعة على الأقل، على الكوكب الأحمر في وقت سابق من تاريخه. ولن يكون من غير المعقول افتراضُ وجودِ حياة على المريخ قبل زمن بعيد، واحتمال استمرارِها هناك. وربما نشأت حياة على يوروپا(5) الذي يشغل المرتبة الرابعة في الكبر بين أقمار المريخ، والذي يبدو أنه يحوي ماء سائلا تحت سطحه الجليدي. ثم إن تيتان، أكبر أقمار زحل، غني بالمركِّبات العضوية؛ ولما كانت تسود هذا القمرَ درجاتُ حرارة منخفضة جدا، فمن المستغرب كثيرا العثور على أشكال حيّة هناك، لكنْ لايمكن نَفْيُ وجودِها. وقد تجد الحياةُ موطئ قدم لها على كوكب الزّهرة الحار. فمع وجود احتمال بأن تحُول حرارةُ سطحِ المريخِ العالية جدا والضغطُ المرتفعُ جدّا الذي يرزح هذا السطح تحته، دون صلاحيته للحياة، من الممكن تصوّرُ دَعم هذا الكوكب لحياة ميكروبية في أعالي غلافه الجوي. والأكثر احتمالا هو أنّ أحوال الحرارةِ والضغط على سطح الزّهرة لم تكنْ قاسية جدا دائما، وأنها كانت، في وقت من الأوقات، شبيهة جدا بتلك التي كانت سائدة على سطح أرضنا في المراحل المبكرة من تاريخها.

 

نظرة إجمالية/ حياة أتت من الفضاء(**)

• تذهب فرضية الپانسپيرميا إلى أن الخلايا الحية، أو أسلافها، ربما نشأت على كوكب أو قمر آخر قبل بلايين السنين، ثم قامت برحلة إلى الأرض على متن نيزك.

• لقد انسلخ جزء صغير من الصخور عن المريخ نتيجة صدم الكوكب بنيازك أو مذنبات، ومن المحتمل أن تكون هذه الصخور قد وصلت إلى الأرض بعد مرور بضع سنوات فقط على حادثة الصدم.

• يخطط الباحثون لتقييم احتمال صحة فرضية الپانسپيرميا، وذلك بدراسة إمكان بقاء الأحياء الميكروية على قيد الحياة بعد قيامها برحلة بين الكواكب.

 

إلى ذلك، لا تمثل الامتدادات الواسعة للفضاء بين الكواكب حواجز منيعة كما كان يُظن سابقا. ففي السنوات العشرين الماضية، توصّل العلماء إلى أنّ أكثر من 30 نيزكا وُجدت على أرضنا جاءت من قشرة المريخ، وقد استندوا في نتيجتهم هذه إلى تركيب الغازات المحصورة داخل بعض تلك الصخور النيزكية. وفي الوقت نفسه، اكتشف البيولوجيون كائنات حية organisms ساعدتها قوة تحملها على البقاء حية بعد قطعها رحلة قصيرة على الأقل وهي داخل هذه النيازك. ومع أنه لا يستطيع أحد الجزم بأن هذه الكائنات الحية الخاصة قامت فعلا بهذه الرحلة، فإنها تصلح لتقدم دليلا على المبدأ. وليس من غير المعقول أن تكون الحياة نشأت على المريخ ثم انتقلت إلى الأرض، أو أن يكون العكس قد حدث. ويجري العلماء حاليا دراسات جادة لانتقال مواد بيولوجية بين الكواكب، كي يتوصلوا إلى إدراك أفضل لاحتمال حدوث مثل هذا الانتقال في أي وقت مضى. وقد تسلّط جهودُهم هذه الضوءَ على عدد من أكثر التساؤلات العلمية الحديثة إلحاحا مثل: أين نشأت الحياة، وكيف؟ هل وجود أشكال من الحياة، يختلف بعضها عن بعض جذريا أمر ممكن؟ ما مدى شيوع الحياة في الكون؟

 

من الفلسفة إلى المختبر(***)

كان قدماء الفلاسفة يرون أنّ خلق الحياة من مادة غير حيّة يبدو أمرا أقرب إلى السحر، وفضّل بعضهم فكرة وصولِ أنماط حيّة موجودة في مكان آخر إلى الأرض. فقد وضع <أناكساگوراس>(6) [الفيلسوف اليوناني، الذي عاش قبل 2500 سنة] فرضية سماها باليونانية «پانسپيرميا»(7) (أي «جميع البزور») مفادها أن الحياة كلها، بل جميع الأشياء، خُلِقَتْ من مجموعة من بزور بالغة الصغر تغشى الكونَ. وفي الأزمنة الحديثة، انبرى كثير من العلماء الطليعيين ـ منهم الفيزيائي البريطاني <L. كلڤن> والكيميائي السويدي <S. أرّينيوس> و<F. كريك> [أحد المشاركيْن في اكتشاف بنية الدناDNA ] لتقديم تصورات متنوعة للپانسپيرميا. ومن المؤكد أنه وُجد أيضا لهذه الفكرة أنصار أقل شهرة، لكن ذلك لا يقلل من حقيقة كون الپانسپيرميا فرضية غاية في الأهمية، إذ إنها ظاهرة محتملة، علينا ألاّ نتجاهلها عند التعرض لانتشار الحياة ونشوئها وتطورها في الكون، ولكيفية نشوء الحياة على الأرض بوجه خاص.

 

وتعالج فرضية الپانسپيرميا، في صيغتها الحديثة، كيفية وصول المادة البيولوجية إلى كوكبنا، لكنها لا تتحدث عن كيفية نشوء الحياة أولا. وبصرف النظر عن المكان الذي نشأت فيه الحياة، فإنه يتعين عليها أن تنشأ عن مادة غير حية. وقد انتقل موضوع التخليق الحيوي من الميدان الفلسفي إلى التجريبي في الخمسينيات من القرن العشرين، عندما أثبت الكيميائيان <L .S. ميلر> و<C .H. أوريي> [من جامعة شيكاغو] أنه يمكن توليد الأحماض الأمينيةِ وجزيئات أخرى مهمة للحياة من مركِّبات بسيطة يُعتقد أنها كانت موجودة على الأرض في مراحلها المبكرة. ويُظن الآن أن جزيئات الرّنا RNA ربما تجمعت من مركّبات  صغيرة وأدّت دورا رئيسيا في تطور الحياة.

 

قطار سريع بين الكواكب(****)

في كل بضعة ملايين من السنين يضرب المريخَ نيزكٌ أو مذنبٌ بقوة تكفي لسلخ صخور عنه يمكنها التغلب على ثقالةِ الكوكب الأحمر لتصل في نهاية المطاف إلى الأرض. وإذا نشأت حياة على المريخ قبل بلايين السنين، فمن الممكن تصوّر أن الصخور المحتوية على موادّ بيولوجية قد أنجزت رحلتها إلى الأرض بسرعة تكفي لتزرع فيها بذور هذه المواد الآتية من خارجها. 

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001050.jpg

 

 

وفي خلايا هذه الأيام، تساعد جزيئاتٌ متخصصةٌ من الرّنا على تكوين الپروتينات. وتؤدي بعض الرناوات RNAs  دور مراسيل بين الجينات، المكوّنة من الدنا والريبوزومات ribosomes، وهي معامل تصنيع الخلية. وهناك رناوات أخرى تجلب الأحماض الأمينية ـ وهي اللّبنات المكوِّنة للپروتينات ـ إلى الريبوزومات، التي تحتوي بدورها شكلا آخر من الرنا. وتعمل الرناوات بانسجام مع إنزيمات الپروتين التي تساعد على وصْل الأحماض الأمينية بعضها ببعض، لكن الباحثين وجدوا أن الرناوات في الريبوزومات تستطيع وحدها أن تنجز الخطوة الحاسمة للاصطناع الپروتيني(8) وفي المراحل المبكرة من نشوء الحياة، ربما كانت الإنزيمات جميعها هي رناوات وليست پروتينات. ولما كان من المحتمل أن تكون الإنزيمات الرناوية هي التي صنعت الپروتينات الأولى دون حاجة إلى إنزيمات موجودة سابقا لاستهلال هذه السيرورة، فإن التخليق الحيوي ليس مسألة البيضة والدجاجة كما كان يُظَنُّ سابقا. ومن الممكن أن يكون نظام قبحيوي (قبل حيوي) prebiotic  للرناوات والپروتينات قد طَوّرَ تدريجيا القدرة على مضاعفة أقسامه الجزيئية، بطريقة غير متقنة في بادئ الأمر، لكنها صارت أكثر فعالية مع مرور الوقت.

 

إن هذا الفهم الجديد لأصول الحياةِ غيّر الحوارَ العلميّ حول الپانسپيرميا، فلم يَعُدْ يدور حول ما إذا كانت الميكروبات الأولى نشأت على الأرض، أو وصلت إليها من الفضاء. وفي التاريخ المبكّر المشوّش للمنظومة الشمسية، كان كوكبُنا عرضة لقصف كثيف بنيازك حاوية على مركِّبات عضوية. ومن المحتمل أن تكون الأرض الفتيّة تلقّت أيضا جزيئات أكثر تعقيدا لها وظائف إنزيمية، وهي جزيئات كانت قبحيوية (قبل حيوية)، لكنها جزء من منظومة كانت تشق طريقها إلى البيولوجيا. وبعد أن حطّت هذه الجزيئات في موقع ملائم للحياة على كوكبنا، فقد تكون واصلت تطورها إلى خلايا حيّة. وبعبارة أخرى، من الممكن حدوث سيناريو متوسط، بمعنى أنه ربّما كان للحياةِ جذور في الأرض والفضاء كليهما. لكنْ ما هي المراحل التي حدثت في تطور الحياة، وأين؟ وبعد أن ترسّخت الحياة، ما هو مدى انتشارها؟

 

لقد اعتاد العلماء الذين يدرسون الپانسپيرميا أن يركّزوا فقط على تقييم معقولية الفكرة، بيد أنهم اتجهوا أخيرا إلى تقدير احتمال أن تكون المواد البيولوجية انتقلت إلى أرضنا من كواكبَ وأقمار أخرى. وكي تبدأ هذه المواد رحلتَها بين الكواكب، يتعيّن قذفُها من الكوكب الذي انطلقت منه إلى الفضاء نتيجة صدمِ مذنب أو كويكب لهذا الكوكب [انظر الإطار في الأعلى]. وخلال رحلة الصخور أو جسيمات الغبار المقذوفة عبر الفضاء، تكون بحاجة إلى ثقالةgravity كوكب أو قمر آخر كي تجذبها إليه. بعد ذلك، لابد أن تتباطأ سرعتها بقدر كاف لتسقط على سطح الكوكب أو القمر بعد عبورها غلافه الجوي إنْ كان موجودا. ومثل هذا الانتقالِ يحدثُ كثيرا ضمن المنظومة الشمسية، مع أنه من الأسهل للمواد المقذوفة أن ترتحل من أجسام أبعد عن الشمس إلى أجسام أقرب منها، وأنّ من الأسهل للمواد أنْ ينتهي بها المطاف إلى جسم كتلته أكبر. وفي الحقيقة، توحي المحاكيات الدّينامية التي أجراها عالم الفيزياء الفلكية <B. گلادمان> [من جامعة كولومبيا البريطانية] بأن الكتلة التي انتقلت من الأرض إلى المريخ ليست سوى نسبة ضئيلة من الكتلة التي ارتحلت من المريخ إلى الأرض. ولهذا السبب، فإن السيناريو الأكثر شيوعا الذي تجري مناقشته يتضمن انتقال ميكروبات أو أسلافِها من المريخ إلى الأرض.

 

سفينة نوح فضائية(*****)

ربما تكون المواد البيولوجية أحسن حالا في مواجهة المخاطر التي تتعرض لها في الفضاء بين الكواكب،، إذا حُملت داخل النيازك. فالإشعاع هو أهم مصدرٍ يهددها بالفناء.

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001051.jpg

 

وتشير محاكياتُ صدمِ الكويكبات أوالمذنبات للمريخ إلى أن المواد المنسلخة عنه يمكن إطلاقها إلى مجموعة واسعة من المدارات. وقد قدّر <گلادمان> وزملاؤه أن المريخ يتعرض كل بضعة ملايين من السنين لصدمة قوية بقدر يكفي لقذف صخور منه تصل في نهاية المطاف إلى الأرض. وعادة ما تكون هذه الرحلة بين الكواكب طويلة، إذ إن معظم المقذوفات المنطلقة من المريخ والتي تقارب كتلها طنا واحدا وتحطّ على الأرض كل سنة، تكون قد أمضت في الفضاء عدة ملايين من السنين. بيد أن ثمة نسبة ضئيلة من الصخور المريخية التي تصل إلى سطح الأرض ـ صخرة واحدة من عشرة ملايين تقريبا ـ تكون قد أمضت في الفضاء أقل من سنة. وخلال ثلاث سنوات من حادثة الصدم، يُكمِل الرحلةَ من المريخ إلى الأرض نحو 10 صخور وزن كل منها أكثر من 100 غرام. أما الأنقاض التي هي أصغر من ذلك ـ كالصخور التي هي بحجم الحصيّات وجسيمات الغبار ـ فهي الأكثر احتمالا للقيام برحلة سريعة بين الكواكب؛ ونادرا ما تقوم الصخور الكبيرة برحلات كهذه.

 

تُرى، هل تستطيع الكيانات البيولوجية النجاح في قطع هذه الرحلة؟ لننظر أولا فيما إذا كانت الأحياء الميكروية قادرة على الحياة خلال عملية القذف من الكوكب الذي انطلق منه النيزك؟ لقد وجدت تجارب صدم مختبرية حديثة أن سلالات معينة من البكتيريا تستطيع أن تتحمل التسارعاتِ ومعدلاتِ التغيرات في التسارعات التي تواجهها خلال عمليةِ قذف نموذجية عاليةِ الضغطِ من المريخ. فمن المهم جدا مع ذلك، ألا يعمل الصدم والقذف على تسخين النيازك إلى حد يكفي لتدمير المواد البيولوجية الموجودة داخلها.

 

كان جيولوجيو الكواكب يعتقدون بأنه إذا سارت أي مقذوفات منطلقة من المريخ نتيجة صدمه بجسم آخر بسرعات أعلى من سرعة الإفلات(9)  المريخية، فلا بد أن تتبخر أو على الأقل أن تنصهر كليا. لكن هذه الفكرة استُبعدت فيما بعد، وذلك عقب اكتشاف نيازك غير منصهرة وفي حالة جيدة جدا، أتتنا من القمر والمريخ. وقد قادت حسابات هذه الاكتشافات <J .H. ميلوش> [من جامعة أريزونا] إلى أنّ نسبة صغيرة من الصخور المقذوفة انطلقت من المريخ عن طريق صدمة من دون أي تسخين على الإطلاق. واختصارا، فقد اقترح <ميلوش> أنه عندما تصل موجة الضغط المتجهة نحو الأعلى والتي يحدثها الصدم، إلى سطح الكوكب، فإنها تتعرض لتغير في الطّور قدره 180 درجة يُلغي تقريبا الضغط داخل طبقة رقيقة من الصخور الواقعة تحت السطح مباشرة. وبسبب تعرض هذه «المنطقة المتشظيّة»(10) لانضغاط منخفض جدا في حين تخضع الطبقات الموجودة تحتها لانضغاط هائل، فمن الممكن أن تُقْذَفَ الصخور القريبة من السطح بسرعات عالية من دون أن تتشوه نسبيا.

 

لننظر، بعد ذلك، في قابلية البقيا(11) خلال الدخول في الغلاف الجوي للأرض. لقد بيّن <E. أندرز> [الباحث سابقا في معهد <E. فِرمي> بجامعة شيكاغو] أن جسيمات غبار الكواكب تُبطئ من سرعتها باعتدال في الغلاف الجوي العلوي للأرض، وبهذا تتفادى التسخين. وفي المقابل، تتعرض النيازك لاحتكاك شديد، ومن ثم تنصهر سطوحُها نمطيا خلال عبورها الغلاف الجويّ. بيد أن الحرارة تتطلب وقتا لانتقالها بضعة ملّيمترات على الأكثر إلى داخل النيزك، لذا فإن الأحياء المطمورة في أعماق الصخر تظل حية.

 

ربما يكون المحيط الحيوي للأرض

قد نشأ عن بذور أتتها من خارجها.

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001052.jpg

 

وعلى مدى السنوات الخمس الماضية، نُشرت سلسلة من الأبحاث كتبها أحد مؤلفَيْ هذه المقالة <وايس> وزملاؤه، تمّ فيها تحليل نمطين من النيازك المريخية : أولهما النخليات(12)، وهي مجموعة صخور سُلِخَتْ من المريخ نتيجة صدمه بكويكب أو مذنب قبل 11 مليون سنة، والآخر النيزك ALH84001، الذي غادر الكوكب الأحمر قبل ذلك بأربعة ملايين سنة (أصبح النيزك ALH84001 مشهورا عام 1996، عندما ادّعت مجموعة من العلماء بقيادة <D. ماك كيي> [من مركز جونسون الفضائي التابع للوكالة ناسا] أنّه ظهر على هذه الصخرة آثار أحياء ميكروية متحجّرة شبيهة بالبكتيريا الأرضية؛ وعلى الرغم من مرور عقد على ذلك، مازال الباحثون يتجادلون فيما إذا كان هذا النيزك يحمل أدلة على وجود آثار حياة مريخية عليه.) ولدى دراسة الخصائص المغنطيسيّة للنيازك وتركيبِ الغازاتِ المحصورةِ داخلَها، توصّل <وايس> وزملاؤه إلى أن النيزك ALH84001واثنين على الأقل من النخليات السبعة التي اكتُشفت حتى الآن، لم تُسخّن إلى أكثر من بضع مئات من الدرجات السيلزية منذ أن كانت جزءا من سطح المريخ. أضف إلى ذلك أنه لما كانت النخليات صخورا بدائية محتفظة بنقائها الأصلي، وأنها لم تتعرض لموجات صدم عالية الضغط، فإن الصدم المريخي لم يرفع درجةَ حرارتها إلى أكثر من 100 درجة سيلزية.

 

إن كثيرا من طليعيات النوى(13) الأرضية وليس جميعها (وهي أحياء بسيطة ذات خلية واحدة، مثل البكتيريا، تفتقر إلى نواة محاطة بغشاء) ومن حقيقيات النوى(14) الأرضية (وهي أحياء ذات نوى جيدة التحديد)، تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في هذا المجال من درجات الحرارة. وكانت هذه النتيجة أول دليل تجريبي مباشر على أن المادة يمكن أن تنتقل من كوكب إلى آخر من دون أن تعَقّمَ حراريا في أي نقطة من مسار انتقالها.

 

مشكلة الإشعاع(******)

بيد أنه كي تحدث الپانسپيرميا، يجب أن تبقى الأحياء الميكروية على قيد الحياة ليس فقط عند قذفها من الكوكب الأول ودخولها إلى الغلاف الجوي للكوكب الثاني بل أيضا خلال الرحلة ذاتها بين الكواكب. فالنيازك وجسيمات الغبار الحاملة للحياة تتعرض لخلاء الفضاء، وللتطرّفات في درجات الحرارة، ولأنواع مختلفة أخرى من الإشعاع. والأهم، بوجه خاص، ضوء الشمس فوق البنفسجي العالي الطاقة الذي يحطّم الروابط التي تُبْقِي ذراتِ كربونِ الجزيئاتِ العضوية متماسكة. لكن الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية سهلة جدا، إذ يكفي مجرد بضعة أجزاء من المليون من المتر من مادة معتمة لوقاية البكتيريا.

 

وفي الحقيقة، فقد بيّنت دراسة أوروبية تستخدم الساتل(15) LDEF ـ التابع للوكالة ناسا، والذي أطلقه المكوك الفضائي عام 19844 واستُرْجِعَ من مداره بوساطة المكوك بعد ست سنوات ـ أن غلافا رقيقا من الألمنيوم وفّر درعا مناسبا لوقاية أبواغ(16) البكتيريا من النوع Bacillus subtilis. ومن بين الأبواغ spores التي يحميها الألمنيوم، والتي هي مع ذلك معرضة لتطرّفاتِ خلاء الفضاءِ ودرجة حرارتِه، ظلّ 80 في المئة منها عيوشا(17) ـ وفي نهاية البعثة، أعاد الباحثون تنشيطها إلى خلايا بكتيرية فاعلة. وفيما يتعلق بالأبواغ غير المغطّاة بالألمنيوم ـ وبذلك تكون معرضة لأشعة الشمس فوق البنفسجية ـ فقد تلف معظمُها، لا جميعها. وقد بقي على قيد الحياة واحد من كل عشرة آلاف من الأبواغ غير المحمية بالألمنيوم، كما زاد وجود مواد مثل الگلوكوز والأملاح من معدلاتِ بقائها على قيد الحياة. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى في حال جسم صِغَرُه يعادل صغر جسيم من الغبار، فإن أشعة الشمس فوق البنفسجية لا توفر بالضرورة تعقيما كاملا لمستعمرة ميكروبية فيه. وإذا كانت المستعمرة موجودة داخل جسم كبير بحجم الحصيّة، ازدادت وقاية الأشعة البنفسجية ازديادا حادا.

 

هذا وإن الدراسة التي أجريت باستخدام الساتل LDEF نُفِّذت عندما كان الساتل في مدار أرضي منخفض، ومن ثم كان موجودا داخل الحقل المغنطيسي الواقي للأرض. لذا فإن هذه الدراسة لا توفر الكثير من المعلومات عن آثار الجسيمات المشحونة الموجودة بين الكواكب والتي لا تستطيع اختراق غلاف الأرض المغنطيسي(18). وتولّد الشمسُ، من وقت إلى آخر، دفقات من الأيونات والإلكترونات الطاقيّة. إضافة إلى ذلك، فإن الجسيمات المشحونة هي مركّبة رئيسية للإشعاع الكونيّ المجري الذي يقوم دائما بقصف منظومتنا الشمسية بوابلاته. إن وقاية الأشياء الحية من الجسيمات المشحونة، وأيضا من الأشعة العالية الطاقة، مثل أشعة گاما، أعقد من وقايتها من الأشعة فوق البنفسجية، إذ إن طبقة صخرية لا يتجاوز سمكها بضعة ميكرونات تقي من الأشعة فوق البنفسجية، في حين أن إضافة مزيد من وسائل الحجب تزيد جرعةَ أنماط أخرى من الإشعاع. والسبب هو أن الجسيمات المشحونة والفوتونات العالية الطاقة تتآثر مع مادة الحجب الصخرية، وهذا يولّد وابلات من الإشعاع الثانوي داخل النيزك.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001053.jpg

حمل الساتل LDEF أبواغا spores من النوع البكتيري Bacillus subtilis [الزاوية العليا اليمنى] وبقيت في مدار الساتل ست سنوات. وقد وجد الباحثون أن غطاء رقيقا من الألمنيوم كان كافيا لتكوين درع واق للأبواغ من الأشعة فوق البنفسجية الضارّة، مما سمح لثمانين في المئة منها بالبقاء على قيد الحياة.

 

قد تتمكن هذه الوابلات من الوصول إلى أي ميكروبات موجودة داخل الصخرة ما لم تكن الصخرة كبيرة جدا، أي ما لم يكن قطرها نحو مترين أو أكثر. وكما لاحظنا سابقا، فمن النادر جدا أن تقوم الصخور الكبيرة برحلات سريعة بين الكواكب. ومن ثم، فإضافة إلى الوقاية من الإشعاع فوق البنفسجي، ما يهمنا حقا هو درجة مقاومة الميكروب لجميع مركّبات الإشعاعات الفضائية، ومعرفة السرعة التي يسير بها النيزك الحامل للحياة من كوكب إلى آخر. وكلما قَصُرَت الرحلة، انخفضت الجرعة الكلية للإشعاع، ومن ثم ازدادت فرصة البقاء على قيد الحياة.

 

وفي الحقيقة، فإن البكتيرة Bacillus subtilis قوية بعض الشيء فيما يتعلق بمقاومتها للإشعاع. والأشد قدرة على الاحتمال هو البكتيرة Deinococcusradiodurans، وهي نوع بكتيري اكتشفه في خمسينيات القرن العشرين العالم الزراعي <W .A. أندرسون>. ويتحمل هذا المتعضي الحيّ الجرعات الإشعاعية التي تُستعمل في تعقيم المنتَجات الغذائية، بل إنه ينمو حتى داخل المفاعلات النووية. هذا وإن الآليات الخلوية نفسها، التي تساعد البكتيرة D. radioduransعلى ترميم الدنا التابع لها، تبني جدرانا من الخلايا ذات سُمْك إضافي، وتقي نفسها بطريقة أخرى من الإشعاع وتلطِّفُ أيضا الضرر الناجم عن التجفاف(19). ومن الناحية النظرية، فإذا كانت المتعضيات الحية التي تتمتع بمثل هذه القدرات مطمورة داخل المادة التي قُذِفَتْ من المريخ بالطريقة التي قذفت بها النخلياتُ والنيزك ALH84001 (أي من دون تسخين مفرط)، فإن بعض شُدَف تلك المتعضيات الحية سيظل عيوشا في الفضاء بين الكواكب بعد عدة سنوات، وربما بعد عدّة عقود.

 

بيد أن البقيا الفعلية الطويلة الأمد للمتعضيات الحية الناشطة أو الأبواغ أو الجزيئات العضوية المعقدة خارج غلاف الأرض المغنطيسي، لم يجر اختبارها قطّ. ومثل هذه التجارب، التي تضع المواد البيولوجية ضمن موادّ محاكية نيزكية، وتُعَرِّضُها لبيئة الفضاءِ بين الكواكب، يمكن إجراؤها على سطح القمر. وفعلا، فقد حملت بعثات أپولّو القمرية، بوصفها جزءا من انخراط أوروبي مبكر في دراسة الإشعاع، عينات بيولوجية. ومع ذلك، لم تستمر أطول بعثة لأپولو أكثر من 12 يوما، وقد أُبقيت العيّنات في سفينة أپولّو الفضائية، ومن ثم لم تتعرض لبيئة الإشعاع الفضائي كلها. وفي المستقبل، قد يضع العلماء رزما تجريبية على سطح القمر، أو يطلقونها في مدارات بين الكواكب مدة عشر سنوات قبل إعادتها إلى الأرض لإجراء تحاليل مختبرية عليها. وحاليا ينكب الباحثون على دراسة هذه المقاربات.

 

ترصّد المريخ(*******)

http://oloommagazine.com/images/Articles/21/SCI2005b21N10-11_H05_001054.jpg

تقدر السفينة الفضائية Mars Odyssey Orbiter أخطارَ البيئة بين الكواكب بوساطة جهاز يسمى ماري MARIE يقيس الأشعةَ الكونية المجرية والجسيمات الشمسية العالية الطاقة وذلك خلال دوران السفينة الفضائية حول الكوكب الأحمر.

 

وفي الوقت الحاضر، ثمة دراسة طويلة الأمد ماضية قدما اسمها تجربة بيئة الإشعاع المريخي(20) (ماري MARIE). هذا وإن آلات (ماري) ـ التي أطلقتها الوكالة ناسا عام 2001 كجزء من السفينة الفضائية Mars Odyssey Orbiter ـ تقوم بقياس جرعاتِ الأشعةِ الكونية المجرية والجسيماتِ الشمسيةِ الطاقيّةِ خلال دوران السفينة الفضائية حول الكوكب الأحمر. ومع أن (ماري) لا تحتوي مواد بيولوجية، فإن مِحَسّاتِها مصمّمة للتركيز على مدى الإشعاع الفضائي الذي يُحْدِث أكبرَ أذى للدنا.

 

دراسات مستقبلية(********)

بيّنا فيما سبق أن الپانسپيرميا مقبولة نظريا. إلى ذلك، فقد مهّدت سمات مهمة لهذه الفرضية السبيلَ للتحول من مجرد قبولها إلى اعتبارها علما كميا. وثمة أدلة نيزكية تبين أن المادة انتقلت بين الكواكب في جميع تاريخ المنظومة الشمسية، وأن هذه العملية مازالت جارية بمعدّل حُدِّدَ تحديدا جيدا. أضف إلى ذلك أن ثمة دراسات مختبرية أظهرت أنه يُمكن لنسبة عالية من الأحياء الميكروية الموجودة ضمن قطعة من مادة كوكبية مقذوفة من كوكب بحجم المريخ، أن تظلّ على قيد الحياة بعد قذفها إلى الفضاء واختراقِها الغلاف الجوي للأرض. إلاّ أنّ هناك جوانبَ أخرى من فرضية الپانسپيرميا يصعب فهمها. فالباحثون بحاجة إلى مزيد من البيانات ليحدّدوا ما إذا كانت المتعضيات الحية المقاومة للإشعاع، مثل البكتيرة D. radiodurans تستطيع العيش خلال رحلة بين الكواكب. بل إن هذا البحث لن يبيّن احتمالَ أنّ هذا حدث فعلا في حالة المحيط الحيوي للأرض؛ لأن هذه الدراسات تتضمن أشكال الحياة الأرضية الموجودة حاليا، أمّا المتعضيات الحية التي كانت تعيش قبل بلايين السنين فربما صارت أحوالها أحسن كثيرا أو أسوأ كثيرا.

 

إضافة إلى ذلك، لا يستطيع العلماء وضع تقدير عددي دقيق لاحتمال وجود الحياة حاليا، أو وجودها في وقت من الأوقات، على الكواكب باستثناء كوكب الأرض. وببساطة، لا يعرف الباحثون الكثير عن أصل أي نظام للحياة، بما في ذلك نظام الحياة على الأرض، ليستخلصوا نتائجَ موثوقة تتعلق بالتخليق الحيوي الذي يحدث في عالَم معين من العوالم. وحتى لو توافرت المقوّمات والظروفُ الملائمة للحياة، فقد تحتاج الحياة إلى مئاتِ الملايينِ من السنين كي تبدأ، أو ربما كان يكفي لذلك خمس دقائق. وكلّ ما يمكننا قولهُ بثقةٍ هو أنه قبل نحو 2.7 بليون سنة، أو ربما قبل ذلك بعدة مئات من ملايين السنين، كانت هناك أشكال من الحياة آخذة في الازدهار على الأرض.

 

ولما كان من المستحيل في هذا الوقت تحديد عدد جميع الخطوات التي قطعها سيناريو الپانسپيرميا، فإن الباحثين لا يستطيعون تحديدَ كمية المادة البيولوجية أو معرفة عدد الخلايا الحية التي يحتمل كثيرا وصولها إلى سطح الأرض في مدة زمنية مفروضة. وأكثر من ذلك، فإن انتقال الأحياء العيوشة لا يقتضي تلقائيا نجاح نموها على الكوكب الذي تبلغه، وبخاصة إذ كان ثمة وجود لحياة عليه. وعلى سبيل المثال، إذا وَصَلَتْ ميكروبات مريخية إلى الأرض بعد نشوء حياة أخرى عليها، فربما لم تكن الأحياء الآتية من خارج الأرض قادرة على أن تحل محل الأنواع التي نمت على الأرض، أو أن تتعايش معها. ومن الممكن أيضا تَصَوُّرُ أن الحياةَ المريخيةَ وَجَدَتْ بيئة ملائمة على الأرض، لكنّ العلماء لم يحدّدوها بعد. ولم يقم العلماء بِجَرْدِ أكثر من نسبة مئوية صغيرة جدا للعدد الكلي للأنواع البكتيرية على هذا الكوكب. وربما كانت هناك مجموعات من متعضيات حية لا تنتمي إلى الحياة المعروفة على الأرض، تقع تحت أعيننا دون أن نتعرّفها.

 

وفي نهاية الأمر، ربما لا يكون العلماء قادرين على معرفة ما إذا تحققت الپانسپيرميا. وإن تحققت فعلا، فهم لن يعرفوا المدى الذي بلغته إلى أن يكتشفوا حياة على كوكب أو قمر آخر. فمثلا، إذا وجدت البعثاتُ الفضائية المستقبليّةُ حياة على الكوكب الأحمر، وتوصّلت إلى أن الكيمياء الحيويّة المريخية مختلفة جدا عمّا هي عليه على أرضنا، فسيعرفُ الباحثون مباشرة أن الحياة على الأرض لم تأتنا من المريخ. أمّا إذا كانت تلك الكيمياء الحيوية مشابهة للكيمياء الحيوية على الأرض، فربما يبدأ العلماء بالتفكير في احتمال وجود أصل مشترك للمحيطين الحيويين على الكوكبين. ولو افترضنا أن أشكال الحياة المريخية استعملتِ الدنا لخزن معلومات جينيّة، لأصبح بمقدور الباحثين دراسةُ سلاسلِ النيوكليتيدات(21) لحل هذه المسألة. وإذا لم تتبع سلاسل الدنا المريخية نفسَ الكوْد الجيني genetic code الذي تتبعه الخلايا الحيةُ على الأرض لصنع الپروتينات، فَسَيَخْلُص الباحثون إلى أن پانسپيرميا المريخ والأرض مشكوك فيها. لكنْ ثمة سيناريوهات ممكنة كثيرة أخرى. وقد يجد الباحثون أنّ الحياة المريخيةَ تستعمِلُ الرّنا أو شيئا آخر لمضاعفة ذاتها. وفي الحقيقة، فإن الأحياء التي قد تُكتشَف على الأرض ربما تنتمي إلى هذه الفئة أيضا، وربما يتبيّن أن المخلوقاتِ الأرضيةَ الدخيلةَ والغريبةَ مرتبطة بأشكال الحياة المريخية.

 

إن للأسئلة عما إذا كانت الحياة على الأرض قد انطلقت من عليها، أو إذا كان لها أصل بيولوجي في الفضاء، أو إذا كانت نتيجةَ سيناريو وسط بين السيناريوهين السابقين، جوابا ذا دلالة مهمة. فالتركيز على پانسپيرميا المريخ والأرض يوحي بأن الحياةَ، حال نشوئها، كانت قادرة على الانتشار بسرعة داخل نظام نجمي. وفي المقابل، إذا عثر الباحثون على أدلة تبيّن وجود متعضيات(22) مريخية نشأت مستقلة عن الحياة على الأرض، فهذا يوحي بأن التخليق الحيوي يمكن حدوثه بسهولة في جميع أرجاء الكون. وما يمكن قوله إضافة إلى ذلك هو أن البيولوجيين سيكونون قادرين على مقارنة الأحياء على كوكبنا بأشكال غريبة عنها، ومن ثَم يطورون تعريفا أعمّ وأشمل للحياة. وفي النهاية، سنبدأ باستيعاب قوانين البيولوجيا بالطريقة التي نفهم بها قوانين الكيمياء والفيزياء ـ بوصفها خصائص أساسية للطبيعة.

 

المؤلفان

David Warmflash – Benjamin Weiss

سلكا طريقين مختلفين، لكنهما متكاملان وذلك في دراسة احتمال أن تكون الحياة أتت إلى الأرض من عالَم آخر. <وورمفليش> متخصصٌ بالبيولوجيا الفلكية، ويعمل في جامعة هيوستن وفي مركز جونسون الفضائي التابع للوكالة ناسا، ويقوم حاليا بمساعدة علماء يطوّرون الاختبارات الجزيئية للبحث عن أحياء ميكروية على المريخ وقمر المشتري يوروپا. أما <وايس>، فهو أستاذ مساعد في قسم العلوم الكوكبية بمعهد ماساتشوستس للتقانة (MIT). وتوحي دراساته الحديثة لنيازك مريخية متنوعة بأن هذه النيازك لم تُعقّم حراريا خلال رحلتها من المريخ إلى الأرض.

مراجع للاستزادة 

Worlds in the Making: The Evolution of the Universe Svante Arrhenius. Harper,1908.

The Structural Basis of Ribosome Activity in Peptide Bond Synthesis. P. Nissen, J. Hansen, N. Ban, P. B. Moore and T. A. 5teitz in Science, Vol. 289, pages 878-879; August 11, 2000.

Risks Threatening Viable Transfer of Microbes between Bodies in Our Solar System. C. Mileikowsky, F. A. Cucinotta, J. W. Wilson, B. Gladman, G. Horneck, L. Lindegren, H. J. Melosh, H. Rickman, M. Valtonen and J. Q. Zheng in Planetary and Space Science, Vol. 48, Issue 11, pages 1107-1115; September 2000.

Martian Surface Paleotemperatures from Thermochronology of Meteorites. D. L. Shuster and B. P. Weiss in Science, Vol. 309, pages 594-600; July 22, 2005.

Origins of the Genetic Code: The Escaped Triplet Theory. M. Varus, J. G. Caporaso and R. Knight in Annual Review of Biochemistry, Vol. 74, pages 179-198; July 2005.

Scientific American, November 2005

 

(*) DID LIFE COME FROM ANOTHER WORLD?

(**) Overview / Life from Space

(***) From Philosophy to the Laboratory

(****)The Interplanetary Express

(*****) A Cosmic Noah’s Ark

(******) The Problem of Radiation

(*******) Future Studies

 

(1)microorganisms

(2)abiogenesis

(3)biosphere

(4)Mars Exploration Rovers

(5)Europa

(6) Anaxagoras

(7) panspermia

(8) protein synthesis

(9) escape velocity

(10) spall zone

(11) survivability

(12) nakhlites

(13) prokaryotes

(14) eukaryotes

(15) Long Duration Exposure Facility

(16) spores جسم وحيد الخلايا، أو متعدد الخلايا لاجنسي يمكن أن يكون هاجعا أو تكاثريا، وهو مقاوم للبيئة غير الملائمة.

(17) viable

(18) magnetosphere

(19) dehydration

(20) Martian Radiation Environment Experiment

(21) nucleotides، وهو الوحدة البنيوية لحمض نووي.

(22) organisms

تسوق لمجلتك المفضلة بأمان

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

شاهد أيضاً
إغلاق
زر الذهاب إلى الأعلى