شکار حیات فرازمینی همیشه با موارد مثبت کاذب اشتباه گرفته شده است - مواردی که دانشمندان معتقدند حیات یافته اند، اما معلوم می شود که آنها فاقد یک مورد کاملاً قانع کننده هستند.
نمونه کهن الگویی از دوقلوهای وایکینگ ناسا است که شواهد متناقضی از حیات در مریخ در اواسط دهه 1970 ارائه کردند. این شواهد تنفسی از کربن رادیواکتیو منتشر شده از خاک مریخ بود که به متابولیسم میکروبی در داخل آن اشاره می‌کرد، اما سه آزمایش حیات‌یابی دیگر که در هر فرود انجام شد، تنها نتیجه‌ای صفر را نشان داد. داده‌های گیج‌کننده‌تر درباره حیات در مریخ در سال 1996 به دست آمد، زمانی که دانشمندان کشف کردند که میکروفسیل‌های میکروبی ممکن است در یک شهاب سنگ مریخی یافت شده در قطب جنوب وجود داشته باشد. با این حال، مطالعات بعدی نشان داد که میکروفسیل‌های احتمالی می‌توانند به راحتی از چندین مسیر کاملا غیر زنده دیگر تولید شوند. اخیراً، محققانی که جو زهره را مطالعه می کنند، می گویند که مقادیر قابل توجهی فسفین را می بینند - گازی که عمدتاً توسط میکروارگانیسم ها در زمین تولید می شود. اما به زودی دانشمندان دیگر اعتبار این اندازه‌گیری‌ها را زیر سوال بردند و فرض کردند که این گاز - اگر اصلا وجود داشته باشد - از شکل عجیب اما بی‌جان آتشفشان زهره است.
در هر صورت، الگوی یکسان بود: هیجان اولیه، به دنبال آن شک و تردید و در نهایت اخراج. بارها و بارها، به نظر می‌رسد اخترزیست‌شناسان تنها نشانه‌های حیات فرازمینی را پیدا می‌کنند - به اصطلاح امضاهای زیستی - که به طرز ناامیدکننده‌ای متقاعدکننده نیستند. این تا حد زیادی به این دلیل است که اخترزیست‌شناسان لزوماً به دنبال ساده‌ترین و پایدارترین اشکال زندگی هستند که در محیط‌های خشن ماورایی ممکن به نظر می‌رسد، و مواد شیمیایی و ساختارهایی که ما اغلب با چنین موجوداتی روی زمین مرتبط می‌کنیم، اغلب می‌توانند غیر زنده تولید شوند. و البته، شیمی حیات فرازمینی می تواند کاملاً متفاوت از آنچه ما در سیاره خود مشاهده می کنیم، باشد. آیا راه بهتری برای تماشا وجود دارد؟
یک نظریه جدید منتشر شده در ارتباطات طبیعی ادعا می کند که دارد. این نظریه که نظریه مونتاژ نامیده می شود، از جستجوی نشانه های زیستی ساده شیمیایی منحرف می شود و در عوض پیچیدگی اساسی زندگی را در بر می گیرد. این مبتنی بر این ایده است که هر شکلی از زیست‌شناسی در هر کجای جهان، اطلاعات مربوط به حیات را در گروه‌های پیچیده‌ای از مولکول‌ها رمزگذاری می‌کند که به طور قابل اندازه‌گیری متفاوت از ماده بی‌جان هستند.
برای سارا واکر، یکی از نویسندگان این مطالعه، بیوفیزیکدان در دانشگاه ایالتی آریزونا، نظریه مونتاژ معیاری برای این رشته است زیرا "نخستین معیار پیچیدگی را نشان می دهد که می تواند در آزمایشگاه آزمایش شود." او می‌گوید به‌طور گسترده‌تر، این به ما «نخستین نگاه اجمالی به توانایی ما در پیوند دادن ایده‌های نظری عمیق درباره ماهیت زندگی با ایده‌های تجربی قابل مشاهده» را می‌دهد.
در اختر زیست‌شناسی، درخواست‌ها برای پیچیدگی برای مدتی در حال افزایش بوده است. در پرتو نتایج متفاوتی که ممکن است از تحقیقات متمرکز بر امضاهای شیمیایی ساده به دست آید، دانشمندان تئوری‌ها و تعاریفی از حیات ارائه کرده‌اند که به فرآیندهای پیچیده‌تر - متابولیسم، سازگاری، تکثیر، تکامل - می‌پردازد که می‌تواند به ما کمک کند تا سیستم‌های زنده را از یکدیگر متمایز کنیم. بی جان ها . به عنوان مثال، در سال 1994، ناسا تعریف پیچیده ای از زندگی را پذیرفت: "زندگی یک سیستم شیمیایی خودپایه است که قادر به تکامل داروینی است." مشکل این است که مفاهیم کلیدی پشت چنین چارچوب های پیچیده ای ذاتاً پیچیده هستند و آزمایش و تعیین کمیت آنها را بسیار دشوار می کند. به عنوان مثال، از پنج زیست شناس تکاملی مختلف در مورد تعریف کاری آنها از "تکامل داروینی" بپرسید، و احتمالاً پنج پاسخ کمی متفاوت دریافت خواهید کرد. همانطور که جیم گرین، دانشمند ارشد ناسا توضیح می دهد، "من نمی توانم ابزاری ایجاد کنم که "تکامل"، "تولید" یا "متابولیسم" را کشف کند.
تئوری اسمبلی می‌تواند روشی واضح‌تر و کلی‌تر برای تشخیص حیات، چه شناخته شده و چه فرازمینی ارائه دهد. این بر اساس دو ایده مرتبط است: پیچیدگی فیزیکی و فراوانی، و بیان می کند که با افزایش این دو ویژگی برای هر جسم در هر محیط، شانس منشاء غیر زنده کاهش می یابد. فراوانی تعداد دفعات ظاهر شدن یک شی در محیط را ردیابی می کند، در حالی که پیچیدگی شی با تخمین تعداد مراحل لازم برای جمع آوری آن اندازه گیری می شود. به تفاوت بین یک ساحل پر از سنگریزه فکر کنید - وضعیتی که به راحتی می توان آن را به یک فرآیند بی جان نسبت داد - و ساحلی که به جای آن با صدف های پیچیده تراشیده شده است.
اگرچه این تئوری کلی است و می تواند برای بسیاری از انواع اشیاء در مقیاس های گسترده ای اعمال شود، محققان به نحوه اعمال آن روی مولکول ها، شاید مهم ترین اجزای سازنده زیست شناسی که دانشمندان می توانند هم در آزمایشگاه و هم در آزمایشگاه به دنبال آن باشند، پرداختند. آزمایشگاه.فضا
برای رتبه‌بندی پیچیدگی مولکولی، تیم یک شاخص تجمع جرمی ایجاد کرد که به‌صورت الگوریتمی یک عدد مجموعه جرمی (MA) را به انواع مختلف مولکول‌ها اختصاص می‌دهد. به عنوان اثبات این مفهوم، آنها از این رویکرد برای نمایه سازی و رتبه بندی 2.5 میلیون مولکول در یک پایگاه داده شیمی پرکاربرد استفاده کردند. مولکولی با MA 1 پیچیدگی کمی دارد و در نتیجه احتمال منشأ غیرزیستی بالاتری دارد. اعداد بالاتر به مولکول های پیچیده تری نسبت داده می شود. متشکل از یک اتم فسفر و سه اتم هیدروژن، گاز فسفین - نام واقعی زهره - فقط سزاوار MA برابر 1 است. در مقابل، اسید آمینه تریپتوفان به دلیل ساختار پیچیده آن از 11 اتم کربن، دوازده هیدروژن، MA 12 دریافت می کند. و یک جفت نیتروژن و اکسیژن.
به گفته لی کرونین، شیمیدان دانشگاه گلاسکو که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، این تمرین نشان داد که در آستانه مشخصی - در حدود MA 15 - احتمال تولید یک مولکول غیر زنده در شرایط مشابه زمین به طور نجومی پایین است. کرونین می‌گوید در واقع، کمتر از یک نفر از هر 600 سکستیل. بنابراین، مولکول‌های دارای رتبه MA 15 یا بالاتر تقریباً همیشه باید از حیات ساخته شوند.
بنابراین، آیا این بدان معنی است که MA 15 ایمن ترین نشانگر برای زندگی در همه جا است؟ خیر از یک طرف، بسیاری از مولکول‌های با رتبه پایین می‌توانند امضاهای زیستی باشند - مانند اکسیژن مولکولی ساده ساختاری که توسط ارگانیسم‌های فتوسنتزی به جو زمین ساطع می‌شود. این بدان معنی است که اگرچه ممکن است شانس مثبت کاذب در جستجوی حیات را کاهش دهد، نظریه مونتاژ همچنین احتمال "منفی های کاذب" را افزایش می دهد که به امضاهای واقعی زیستی اجازه می دهد از شکاف های تحقیقاتی عبور کنند. به طور گسترده تر، کرونین می گوید که اگرچه به نظر می رسد MA 15 آستانه حیات روی زمین است، این آستانه ممکن است در جای دیگری برای محیط های سیاره ای بسیار متفاوت کاهش یابد. کرونین استدلال می کند که ترفند این است که از تئوری مونتاژ برای ترسیم شکافی که باید بین ترکیبات شیمیایی تولید شده به صورت غیرزیستی و ترکیبات تولید شده توسط سیستم های زنده وجود داشته باشد - در اینجا یا هر جای دیگر وجود دارد.
برای تأیید بیشتر رویکرد خود، کرونین و همکارانش محاسبات پیچیدگی نظری خود را با استفاده از تکه تکه‌شدن طیف‌سنجی جرمی برای مطالعه نمونه بزرگی از مولکول‌ها و مواد طبقه‌بندی‌شده، تجزیه هر یک از اجزای تشکیل‌دهنده آن برای تأیید تعداد مراحل شیمیایی مورد نیاز برای مونتاژ مجدد، دوباره بررسی کردند. آنها این نتایج تجربی نزدیک به پیش‌بینی‌های نظری هستند و به طور قابل اعتماد طیف گسترده‌ای از مواد زنده، غیر زنده و مرده را از هم تشخیص می‌دهند. E. coli باکتری ها، مخمرها، آلکالوئیدهای گیاهی، خاکستر، زغال سنگ، گرانیت، سنگ آهک و حتی آبجو.
یکی از هیجان‌انگیزترین تاییدها با کمک مهربان نویسنده و همکار کرونین، هدر گراهام، اختر زیست‌شناس در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، به دست آمد. برای آزمایش این نظریه، آزمایشگاه گراهام مجموعه ای از نمونه های خالی را ارسال کرد. یکی از آنها مواد بیولوژیکی حفظ شده از میلیون ها فسیل است. نمونه دیگر نمونه ای از شهاب سنگ مورچیسون بود، خودرویی غنی از ترکیبات کربن آلی (اما غیر زنده) که در سال 1969 به زمین سقوط کرد. آزمایش کرونین نشان داد که مواد مورچیسون به دلیل غنای مولکول های پیچیده آن قابل توجه است، اما همچنان آن را در زیر آستانه MA رتبه بندی کرد. 15 و در نتیجه بی جان. با این حال، مواد فسیلی به عنوان امضای حیات شناسایی شد.
برای کول ماتیس، یکی از نویسندگان این مطالعه و همکار فوق دکترای اختر زیست شناسی در ناسا، لحظه قابل توجهی در این مرحله از مطالعه وجود داشت که تمایز قابل توجهی برای همه شرکت کنندگان مشخص شد: تفاوت بین "نمونه پیچیده و یک مولکول پیچیده". " در حالی که تنوع عجیبی از مواد شیمیایی مانند موارد موجود در مورچیسون ممکن است باعث شود که فکر کنیم چیزی شبیه زندگی در آنجا وجود داشته است، در واقع، به نظر می رسد مولکول پیچیده ای که سازمان شیمی را نشان می دهد، کلید زندگی است.
موفقیت این نتایج و انتشار اثر باعث ایجاد هیجان اولیه شد. استفان بنر، شیمیدان بنیاد تکامل مولکولی کاربردی در آلاچوا، فلوریدا، که بخشی از این مطالعه نبود، گفت که او و همکارانش در مورد تئوری مونتاژ "بسیار مشتاق" بودند. با این حال، او افزود، کرونین و همکارانش هنوز باید به بسیاری از سوالات بی پاسخ در مورد کار خود بپردازند، به ویژه اینکه آیا واقعاً می توان آن را در یک "محیط واقعا عجیب و غریب" به کار برد. بنر کرونین را به چالش کشید تا این رویکرد را روی نمونه‌هایی از مواد «نیمه پیچیده» که گروه بنر از پیش‌سازهای کربن ساده در آزمایشگاهی که جو زهره را تقلید می‌کردند، آزمایش کند. بنر می‌گوید: «این یک محیط واقعی است که به زودی دوباره در یک مأموریت فضایی از آن بازدید می‌شود. اگر زندگی زهره در ابرهای بالای زهره وجود داشته باشد، باید از منطق شیمیایی بسیار متفاوت از منطقی که زندگی روی زمین دنبال می‌کند، پیروی کند. بنر می‌گوید این احتمالاً زهره را به بهترین مکان برای آزمایش کوتاه‌مدت معیارهای پیچیدگی مولکولی تبدیل می‌کند.
در پاسخ، کرونین خاطرنشان کرد که نمونه های بنر به ویژه چالش برانگیز هستند زیرا در اسید سولفوریک غوطه ور هستند - که مولکول های آلی را تجزیه می کند و در نتیجه پیچیدگی آلی قابل تشخیص آنها را کاهش می دهد. با این حال، کرونین می‌گوید: «ما در حال کار روی راهی برای بازسازی این پیچیدگی هستیم، بنابراین من فقط می‌توانم امیدوار باشم که حتی در سخت‌ترین نمونه‌ها، اگر مولکول شکسته نشود، بتوانیم اندازه‌گیری کنیم.
در همین حال، گرین و دیگران در ناسا به این فکر کردند که آیا می‌توان از نظریه مونتاژ برای تجزیه و تحلیل داده‌های طیف‌سنج‌های جرمی بسیاری که در طول ماموریت‌های مختلف بین سیاره‌ای آژانس از جهان‌های دیگر بازدید کرده‌اند، استفاده کرد. گرین ابتدا مورد طیف‌سنج جرمی مداری کاسینی را بررسی کرد، که بر فراز آن پرواز کرد و از جت‌های بخار آب ساطع شده از قمر یخی انسلادوس زحل نمونه‌برداری کرد، اما متوجه شد که ابزار کاسینی فقط جرم‌هایی تا ۱۰۰ واحد جرم اتمی (amu) و نظریه مجمع را ثبت می‌کند. فقط برای مولکول هایی با وزن حداقل 150 آمو کار می کند.
اگرچه آنها می توانستند به 150 آمو یا بیشتر برسند، اما ابزار مریخ نورد کنجکاوی و استقامت نیز شکست خوردند زیرا فاقد ویژگی مطالعه گونه های مولکولی منفرد برای اندازه گیری MA بودند. گرین می‌گوید ماموریت‌های آینده باید به طیف‌سنج‌های جرمی مجهز شوند که جرم بالاتری را ثبت کرده و اندازه‌گیری‌هایی را با مشخصات بالاتر انجام دهند. وعده ای برای ماموریت Dragonfly ناسا وجود دارد، یک کوادکوپتر هسته ای که باید کاوش جو و سطح تیتان قمر زحل را در اواسط دهه 2030 آغاز کند. گراهام اشاره می کند که طیف سنج جرمی سنجاقک، اگرچه فاقد برخی از قابلیت های طیف سنج های آزمایشگاهی است، اما ظرفیت تشخیص مولکول های پیچیده را خواهد داشت.
در آینده، سایر مأموریت‌های برنامه‌ریزی‌شده ممکن است به دنبال نشانه‌هایی از پیچیدگی مولکولی حیات در نقاط حساس اختربیولوژیکی در منظومه شمسی باشند. به هر حال، کرونین حدس می‌زند، نظریه مونتاژ حتی می‌تواند برای تخمین نشانه‌های زیستی بالقوه یافت شده از راه دور در جو سیارات فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت توسط تلسکوپ‌های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، در حال حاضر، این رویکرد به نظریه‌پردازان و آزمایش‌کنندگان ایده‌های جدید بسیاری برای درک و دیدن پیچیدگی کیهانی حیات داده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- زومیت تجربه جدیدترین سبک آموزش کنکور با حرف آخر
- درباره موسسه حرف آخر
- اجاره ماشین به انگلیسی - انگلیسی در سفر
- گردباد چهار ایالتی ممکن است طولانی ترین تورنادو باشد
- پدر روز مباحث و معاملات 2020
- ورق پلی کربنات؛ یک ترموپلاستیک فوق العاده کاربردی در زندگی امروز - مشرق نیوز
- تکرار یک آزمایش معروف در مورد منشاء حیات، جزئیات مهمی را که برای چندین دهه از قلم افتاده بود، آشکار می کند
- کربن فعال | سایت خرید و فروش
- چگونه نژادپرستی در اوایل زندگی می تواند در دراز مدت بر سلامتی تأثیر بگذارد
- از آمازون به خارج: چرا شما نمی توانید کپی و چسباندن استراتژی خود را