هناك طريقة جديدة للتعرف على الخواص الكيميائية للكائنات الحية يمكن أن تساعدنا في اكتشاف الحياة خارج كوكب الأرض، حتى لو كانت كذلك يتم ترتيبه بشكل مختلفمن لنا.

في البحث عن حياة غريبة، يعتمد العلماء عادة على البصمات الحيوية، وهي مواد أو أنماط يمكن أن تشير بشكل موثوق إلى وجود الكائنات الحية. ففي البحث عن البصمات الحيوية الجزيئية، على سبيل المثال، يتم تحليل الأجواء الخاصة بالكواكب البعيدة. لكن العديد من الجزيئات التي تنتجها الكائنات الحية يمكن أن تنشأ أيضًا من عمليات جيولوجية أو كيميائية في غياب أي شكل من أشكال الحياة.

طور علماء الأحياء الفلكية من معهد جورجيا للتكنولوجيا (Georgia Tech) اختبارًا جزيئيًا للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض، بما في ذلك الأشكال التي قد تختلف عن تلك المألوفة لدينا. لأنه يقوم على تفاعل الأحماض الأمينية.

كما تعلمون، تشكل البروتينات الأحماض الأمينية – أساس الحياة على الأرض. لكن الأحماض الأمينية نفسها هي مركبات بسيطة نسبيا ويمكن العثور عليها دون مشاركة الحياة: على سبيل المثال، توجد في التربة القمرية، على المذنبات والنيازك. ولذلك، كمؤشر، لا يستخدم الاختبار الجديد حقيقة وجود الأحماض الأمينية، ولكن خصائصها.

في النظام غير الحي، تتشكل الجزيئات وتدمر من خلال التفاعلات مع البيئة – على سبيل المثال، مع الأشعة الكونية أو الجزيئات الأخرى. في هذه الحالة، تختفي الجزيئات الأكثر تفاعلاً بشكل أسرع. يوضح كريستوفر كار من كلية هندسة الطيران والفضاء في جامعة جورجيا للتكنولوجيا، والذي قاد الدراسة: “إذا لم يكن لدى النظام آليات للحفاظ على تركيبته، فإن الجزيئات الأكثر تفاعلاً سوف تتحلل أولاً”.

من ناحية أخرى، ستحتفظ الأنظمة الحية بشكل انتقائي بجزيئات أكثر نشاطًا لأنها ضرورية للكيمياء التي تحافظ على الحياة، مما يخلق توقيعًا فريدًا.

يتم تحديد تفاعل المركب من خلال ترتيب الإلكترونات في الجزيء. تتمتع الجزيئات الأكثر نشاطًا بفارق أقل في الطاقة بين الإلكترون الخارجي والمستوى المتاح التالي، والذي يمكن أن يشغله إلكترون إضافي أثناء التفاعل.

تم حساب فرق الطاقة هذا لـ 64 من الأحماض الأمينية، بما في ذلك العديد منها التي لا تستخدمها الحياة على الأرض. ثم نظروا إلى بيانات الأحماض الأمينية من عينات معروفة جاءت إما من مصادر غير حيوية (مثل النيازك أو التربة القمرية) أو عينات حية (مثل الفطريات أو البكتيريا). بناءً على هذه الحسابات، تم إنشاء توزيع إحصائي لتفاعل الأحماض الأمينية وتم تخصيص تقييم لكل عينة لاحتمالية أصلها الحيوي أو اللاحيوي.

اختبر المؤلفون تطورهم على أكثر من 200 عينة من الطبيعة الحية وغير الحية، وتمت مشاركة نتائجها في طبعة أولية بتاريخ arXiv. تتيح لك هذه التقنية التعرف بشكل صحيح على الحياة في 95٪ من الحالات.

يقول كار: “إن جمال هذا النهج هو بساطته المذهلة. فهو سهل التفسير ويرتبط مباشرة بالقوانين الأساسية للفيزياء”.

في رأيه، إذا كانت الحياة موجودة في مكان ما في الكون، فمن المرجح أنها تعتمد على كيمياء الكربون والأحماض الأمينية وتخضع لنفس قوانين التفاعل الكيميائي مثل الحياة على الأرض. ولذلك، يجب أن تعمل هذه الطريقة أيضًا على اكتشاف أشكال الحياة خارج كوكب الأرض.

ويؤكد كار أن “الحياة بطبيعتها تحتاج إلى التحكم في متى وكيف وأين تتفاعل الجزيئات وتحدث التفاعلات، وهذا يتطلب هياكل يمكنها تنظيم تدفق الإلكترونات وتفاعل المواد على المستوى الكهربائي”.

وقد تم بالفعل اقتراح فكرة تقدير تفاعل الجزيئات للبحث عن الحياة، ولكن الجديد هنا هو نهج قياس توزيعها الإحصائي، كما أشار الكيميائي هندرسون كليفز من جامعة هوارد في واشنطن. ووفقا له، يمكن أن تكون هذه الطريقة جزءا من مجموعة أدوات البحث عن الحياة في البعثات الفضائية المستقبلية إلى المريخ أو أحد أقمار زحل، مثل إنسيلادوس. ومع ذلك، سيتطلب ذلك معدات يمكنها قياس الجزيئات ومحتواها بدقة، وهو أمر صعب في حد ذاته.