Artículo escrito originalmente por Sid Perkins en 21 de marzo de 2011 y publicado en la web Science Now.
Un experimento clásico que ha estado abandonado en una estantería durante más de medio siglo, está arrojando nuevas pistas sobre cómo pudo haber surgido la vida en la Tierra, de acuerdo con un equipo de científicos que han vuelto a analizar los datos con técnicas modernas.
En 1952, Stanley Miller de la Universidad de Chicago en Illinois y sus colegas llevaron a cabo uno de los experimentos más famosos de toda la ciencia. Enviaron repetidas veces chispas eléctricas a través de matraces llenos con gases que se pensaba que recordaban a la atmósfera inicial de la Tierra, incluyendo vapor de agua, hidrógeno, metano y amoniaco. Tras una semana de cambios casi continuos, la luz estimulada había convertido una porción sustancial de los gases en compuestos orgánicos, incluyendo varios de los aminoácidos necesarios para producir proteínas, indicando que así es como podría haber empezado la vida en nuestro planeta.
En los siguientes años, Miller y sus colegas repitieron el experimento con el mismo equipo de laboratorio y procedimientos, pero con un conjunto de gases distintos. Por alguna razón, los resultados de los experimentos se archivaron pero no se analizaron, volviendo a la superficie sólo después de la muerte de Miller, cuando sus colegas empezaron a rebuscar entre sus archivos. En 2008, los investigadores informaron de los resultados de uno de esos experimentos, en los que los residuos de medio siglo de antigüedad arrojaron 22 aminoácidos, 10 de los cuales no se habían detectado en el experimento original de 1952.
Ahora, los investigadores han analizado los resultados de otro de los estudios de Miller, uno llevado a cabo en 1958. En esa investigación, el equipo lanzó chispas a través de una mezcla de metano, amoniaco, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Estos gases pueden haber sido similares a la nociva mezcla expulsada por los primeros volcanes, y por tanto puede haber sido más representativa del entorno dentro y alrededor de las columnas volcánicas que los gases usados en el experimento de 1952. El lodo seco resultante ha estado almacenado en viales de vidrio dentro de cajas de cartón y mantenido a temperatura ambiente durante más de 50 años.
El químico orgánico Henderson “Jim” Cleaves de la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington, D.C., y sus colegas han analizado ahora este lodo usando técnicas e instrumentos modernos que son más de 1000 millones de veces más sensibles que los métodos usados por Miller en la década de 1950.
Sus resultados, de los que se informa hoy on-line en la revista the Proceedings of the National Academy of Sciences, sugieren que el experimento de 1958 produjo 23 aminoácidos, incluyendo seis que contenían azufre. Las muestras de residuo incluían proporciones casi iguales de versiones dextrógiras y levógiras de varios aminoácidos, un signo de que los compuestos químicos orgánicos se generaron durante el experimento y no por microorganismos que de algún modo entraron en los viales de vidrio sellado. Las células vivas usan y producen sólo versiones levógiras de los aminoácidos, comenta Cleaves.
No sólo el experimento analizado recientemente arrojó más aminoácidos que los llevados a cabo en 1952, sino que dos de los aminoácidos con contenido en azufre producidos en el experimento de Miller en 1958 – cisteína y metionina, que no se hallaron en los resultados de 1952 – desempeñan papeles particularmente importantes en los procesos biológicos, dice Nicholas Hud, bioquímico en el Instituto Georgia de Tecnología en Athens, que no estuvo afiliado al equipo. Además, señala, “no es difícil creer que la vida tal y como la conocemos no incorporase compuestos con contenido en azufre tan pronto”.
Además de los aminoácidos con contenido en azufre, los residuos de 53 años contenían, treonina, leucina e isoleucina, aminoácidos importantes para ciertos procesos biológicos que no se habían detectado en otros experimentos con descargas eléctricas que llevó a cabo Miller.
La presencia de sulfuro de hidrógeno en el experimento de 1958 parece haber desempeñado un papel clave en la producción de una gran cantidad de compuestos químicos pre-bióticos, según encontró el grupo de Cleaves, comenta Hud. Y aunque los investigadores aún defienden la composición precisa de la atmósfera inicial de la Tierra, la mayor parte están de acuerdo en que las erupciones volcánicas habrían contribuido con sulfuro de hidrógeno, añade.
El origen de la vida es un tema de gran debate, y el origen de los compuestos químicos pre-bióticos en la conocida como sopa primordial terrestre, uno de sus perdurables misterios. Algunos investigadores han defendido que la vida podría haber empezado alrededor de fumarolas hidrotermales, donde un caldo caliente, químicamente activo y rico en minerales brota del lecho oceánico. Pero los nuevos análisis – como muchos de los resultados de los que Miller informó previamente, apuntan a que muchas de esas sustancias podrían haberse formado en las columnas de los volcanes llenas de vapor y rayos.
No obstante, los nuevos análisis también sugieren que los compuestos químicos podrían haber caído a la Tierra en meteoritos, dice Cleaves, debido a que la cantidad relativa de aminoácidos producida en el experimento de 1958 y los encontrados en ciertos meteoritos ricos en carbono son sospechosamente similares.
مقال منشور من قبل سيد بيركينز يوم 21 مارس آذار 2011 في موقع "العلم اليوم".
فها هو إختبار مهجور منذ أكثر من 50 عام، يرجع ليعود موضع إهتمام لتقديمه أدلة جديدة على كيفية إمكان ظهور الحياة في الأرض، بحسب فريق من العلماء الذين رجعوا لتحليل المعطيات بتقنيات حديثة.
العام 1952، حقّق السيد ستانلي ميلر، من جامعة شيكاغو، وزملاؤه واحدة من التجارب الأشهر بتاريخ العلوم.
حيث سلّطوا شرارات كهربائية لمرات متكررة على قوارير مليئة بغازات تذكرنا، وفق تفكيرهم وقتها، بالغلاف الجوي البدائي للأرض، متضمنة:
بخار الماء، الهيدروجين، الميتان والامونياك.
بمضي أسبوع من التغييرات المستمرة تقريباً، حفّز الضوء تحول الغازات الى مواد عضوية، متضمنة العديد من الحموض الأمينية الضرورية لبناء البروتينات، وجرى الإستنتاج، بالتالي، إمكانية بدء الحياة في كوكبنا.
خلال الأعوام التالية، كرّر ميلر وزملاؤه التجربة ذاتها، لكن، مع مجموعة غازات مختلفة، ولسبب ما، تمّت أرشفة النتائج، لكن، دون تحليلها، ولم تعد الى عالم الإهتمام إلّا بعد موت ميلر، عندما بدأ زملاؤه إعادة البحث في أرشيفه.
العام 2008، أفاد الباحثون بأنّ نتائج أحد تلك الإختبارات، والذي يعود الى ما قبل أكثر من 50 عام، تُشير إلى العثور على 22 حمض أميني، 10 منها غير مُكتشفه في إختبار العام 1952.
حلّل الباحثون نتائج دراسة أخرى للسيد ميلر، عبارة عن إختبار محقق العام 1958.
في هذا الإختبار، سلّط فريق البحث شرارات من خلال مزيج للميتان، الأمونياك، ثاني أوكسيد الكاربون وكبريتيد الهيدروجين.
يمكن أن تُشبه تلك الغازات مزيج الغازات، التي لفظتها أوائل البراكين، وبالتالي، يمكن أن تُمثِّل أكثر البيئة مقارنة بما استُخْدِمَ في إختبار العام 1952.
خُزِّنَت الحمأة الجافة الناتجة في قوارير زجاجية ضمن صناديق كرتونية وضمن حرارة الغرفة الطبيعية لمدة 50 عام.
حلَّلَ عالم الكيمياء العضوية هندرسون كليفز، من معهد كارنيغي للعلوم في واشنطن، وزملاؤه هذه الحمأة الجافة، إستخدموا تقنيات وأدوات حديثة حساسيتها أكبر بمقدار 1000 مليون مرّة ممّا إستخدمه ميلر في إختباره الأول خلال عقد الخمسينيات في القرن الماضي.
تقترح نتائجهم بأنّ إختبار العام 1958 قد أنتج 23 حمض أميني متضمنة 6 تحتوي على الكبريت.
إحتوت العيّنات على نسب متساوية تقريباً من إصدارات متنوعة (ذات كربون إلى اليمين) و(ذات كربون إلى اليسار) (مُتخايلة إلى اليمين أو اليسار) لعدد من الأحماض الأمينية، وهذه علامة تُشير إلى تولُّد المركبات الكيميائية العضوية خلال الإختبار وليس بسبب كائنات مجهريّة، دخلت بطريقة ما إلى القوارير الزجاجية مُحكمة الإغلاق.
تستخدم الخلايا الحيّة وتُنتج فقط لإصدارات مُتخايلة لليسار من الأحماض الأمينية وفق تعليق كليفز.
لم يسلّط الإختبار المُجرى حديثاً الضوء على أحماض أمينية اكثر مما تمّ التوصل له باختبار العام 1952 فقط، بل إنّ إثنين من الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت الناتجة بإختبار ميلر العام 1958 وهما سيستيئين والميثيونين، لم يحضرا في إختبار العام 1952 ويلعبان دوراً جوهرياً في العملية البيولوجية على وجه الخصوص، كما يقول نيكولاس هود الكيميائي الحيوي بمعهد جورجيا للتكنولوجيا في أتيناس الغير منتمي لفريق البحث.
يشير أيضاً:
"ليس من الصعب الإقتناع بأنّ الحياة، كما نعرفها، قد أدرجت مركبات بمحتوى كبريتي بمثل تلك السرعه".
إضافة لأنّ الحموض الأمينية بما تحويه من كبريت ببقايا تعود إلى ما قبل 53 عام، قد تضمّنت ثريونين، الليوسين والإيزوليوسين، وهي عبارة عن أحماض أمينية هامة لعمليات بيولوجية مؤكدة، وهي لم تُكتشف بدورها في إختبارات الشحنات الكهربائية الأخرى التي نفذّها ميلر.
حضور كبريتيد الهيدروجين في إختبار العام 1958، يبدو بأنه قد لعب دوراً محورياً بإنتاج كمية كبيرة من المركبات الكيميائية قبل – الحيوية، وفق ما وجد فريق بحث كليفز.
رغم إستمرار النقاش حول التركيب الدقيق للغلاف الجوي البدائي للأرض، إلا أن الأغلبية متفقة على أنّ إندفاعات بركانية، قد ساهمت بخلق كبريتيد الهيدروجين.
يستمرُّ نقاش أصل الحياة، وأصل المركبات الكيميائية قبل الحيوية والمعروفة بتعبير "الحساء البدئي الأرضي"، التي تبقى واحدة من الألغاز المطلوب فكّها.
يعتبر بعض الباحثين بأنه قد أمكن للحياة البدء عند فوهات بركانية تحت مائيّة، حيث تشكَّلَ سائل ساخن نشط كيميائياً وغني بالمعادن بقاع المحيطات.
لكن، تُفيد التحليلات الجديدة – كما أفادتنا نتائج ميلر بين غيرها – بأنّ كثير من تلك المواد تشكلت في الأعمدة البركانية المليئة بالأبخرة والإشعاعات.
مع هذا، تُوحي التحليلات الجديدة، أيضاً، بأنّ تلك المركبات الكيميائية ربما قد وصلت للأرض عبر نيازك، وفق تصريح كليفز، وذلك، بحسب الكميّة النسبيّة للحموض الأمينية الناتجة في اختبار العام 1958 والموجودة في نيازك محددة غنية بالكاربون والمتشابهة بصورة مثيرة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق