نظریه بنیادین جدید دیدگاه بسیار متفاوتی درباره ماهیت حیات ارائه می‌دهد

زیست‌شناسان معمولاً حیات را به‌عنوان موجودی تعریف می‌کنند که تولیدمثل می‌کند، به محیط خود واکنش نشان می‌دهد، مواد شیمیایی را متابولیزه می‌کند و با مصرف انرژی، رشد می‌یابد. تحت این مدل، زندگی وضعیتی باینری دارد؛ یعنی یک چیز یا زنده است یا مرده.

به استثنای نمونه‌ای قابل‌توجه همچون ویروس‌ها، تعریف یادشده روی سیاره زمین به‌خوبی جوابگو است؛ اما حیات درصورت وجود در خارج از این کره خاکی، ممکن است از مواد مشابه ما ساخته نشده باشد؛ احتمال دارد مثل ما به نظر نیاید، حرکت نکند و ارتباط نگیرد. اگر این‌گونه باشد، پس چطور می‌توانیم آن را به‌عنوان حیات تشخیص دهیم؟

به‌گزارش ساینس آلرت، سارا واکر، اختر زیست‌شناس دانشگاه ایالتی آریزونا و لی کرونین شیمیدان دانشگاه گلاسکو ادعا می‌کنند که برای این سوال پاسخ مناسبی پیدا کرده‌اند. آن‌ها استدلال می‌کند که فاکتور شانس به‌تنهایی نمی‌تواند به‌طور مداوم مولکول‌های بسیار پیچیده‌ی موجود در تمام موجودات زنده را تولید کند.

جهان برای تولید میلیاردها نسخه از اجسام پیچیده‌ای مانند پروتئین‌ها، دست انسان یا حتی آیفون‌ها به یک «حافظه» و راهی برای ایجاد و بازتولید اطلاعات پیچیده نیاز دارد؛ فرایندی که به «حیات» بسیار شبیه است.

واکر به وب‌سایت نیوساینتیست می‌گوید: «یک الکترون می‌تواند بدون داشتن هیچ سابقه‌ای، در هر نقطه‌ای از کیهان تولید شود. انسان نیز جسمی بنیادی است؛ با این تفاوت که وابستگی تاریخی طولانی‌مدتی دارد. شما برای محاسبه‌ی سن خود، از تاریخ تولدتان کمک می‌ گیرید؛ اما بخشی‌های از شما وجود دارند که میلیاردها سال پیرتر از سن تولدتان هستند. از این جنبه ما باید خود را به‌عنوان دودمانی از اطلاعات منتشرشده بدانیم که به‌طور موقت خود را در یک فرد جمع می‌کند.»

«نظریه‌ مونتاژ» واکر و کرونین پیش‌بینی می‌کند که مولکول‌های تولیدشده توسط فرایندهای بیولوژیکی باید پیچیده‌تر از مولکول‌های تولیدشده توسط فرایندهای غیربیولوژیکی باشند. تیم تحقیقاتی واکر و کرونین برای راستی‌سنجی این پیش‌بینی، طیفی از ترکیبات آلی و معدنی را از سراسر جهان و فضای بیرونی تجزیه‌وتحلیل کردند؛ ازجمله باکتری اشرشیاکُلی، مخمر، ادرار، آب دریا، شهاب‌سنگ‌ها، داروها، آبجوی خانگی و ویسکی اسکاتلندی.

تیم پژوهشی پس از خردکردن ترکیبات جمع‌آوری‌شده به قطعات ریزتر، از طیف‌سنجی جرمی برای شناسایی اجزای سازنده‌ی مولکولی آن‌ها استفاده کرد. آن‌ها کوچک‌ترین تعداد مراحل مورد نیاز برای جمع‌آوری مجدد هر یک از ترکیبات این عناصر را محاسبه کردند و آن را «شاخص مونتاژ مولکولی» نامیدند.

تنها ترکیبات دارای ۱۵ مرحله مونتاژ یا بیشتر، از سیستم‌های زنده یا فرایندهای تکنولوژیکی به دست آمدند. واکر و کرونین در این مورد می‌گویند: «این ترکیب می‌تواند سلولی باشد که مولکول‌هایی با مونتاژ بالا مانند پروتئین‌ها را ایجاد می‌کند یا شیمیدانی که مولکول‌هایی با ارزش تجمعی بالاتر مانند داروی ضدسرطان تاکسول را می‌سازد.»

برخی از ترکیبات موجود در سیستم‌های زنده کمتر از ۱۵ مرحله مونتاژ داشتند؛ اما هیچ‌یک از ترکیبات معدنی بالاتر از این آستانه نمی‌رفتند. در بخشی از مقاله‌ای که واکر، کرونین و چند محقق دیگر در سال ۲۰۲۱ نوشتند، آمده است: «این سیستم به ما اجازه می‌دهد تا به‌جای تلاش برای تعریف حیات، به شکلی کاملاً بی‌طرفانه در جهان به‌دنبال شواهد از آنچه حیات انجام می‌دهد، باشیم.»

زیبایی شاخص مونتاژ این است که برای شناسایی بیگانگان نیاز ندارد که آن‌ها مانند موجودات روی زمین از مواد آلی مبتنی بر کربن ساخته شده باشند.

شاخص مونتاژ همچنین نسبت به این موضوع که آیا حیات بیگانه به‌تازگی شروع به ظهور کرده یا به مرحله‌ی فناوری فراتر از درک ما رفته، بی‌تفاوت است. تمام این حالت‌ها، مولکول‌های پیچیده‌ای را تولید می‌کنند که بدون وجود یک سیستم زنده نمی‌توانستند اتفاق بیفتند.

درحال‌حاضر تیم واکر و کرونین، ایده‌ی شاخص مونتاژ ۱۵ را برای مأموریت‌های آینده‌ی ناسا به‌کار می‌برند.

اواسط دهه‌ی ۲۰۳۰ فضاپیمای دراگون‌فلای ناسا با پرواز در اتمسفر غلیظ نیتروژن و متان تیتان، قمر زحل، از مکانی به مکان دیگر جابه‌جا خواهد شد. تیتان، تنها مکان به جز زمین است که توده‌های مایع پایدار در آن وجود دارند. در سطح این قمر، دریاچه‌های هیدروکربن مایع قرار دارند و تصور می‌شود که زیر سطح آن نیز میزبان آب مایع است.

هواگرد رباتیک ناسا در هر محل فرود خود سطح یخی تیتان را حفر و نمونه‌ای به‌اندازه‌ی کمتر از یک گرم را از آن استخراج می‌کند. این نمونه با یک ابزار لیزر منفجر می‌شود تا مولکول‌های بزرگ‌تر از هم جدا شوند و ترکیب شیمیایی سنگ قابل تجزیه‌وتحلیل باشد.

به‌عقیده‌ی واکر، نظریه‌ی آن‌ها نمونه‌ی خوبی از مزیت رویکردی کلی‌تر نسبت به حیات است؛ زیرا تیتان با زمین بسیار تفاوت دارد. او می‌گوید انتظار نمی‌رود که چیزی مانند حیات زمینی در این قمر تکامل یابد یا زندگی کند؛ درنتیجه اگر می‌خواهیم دریابیم آیا حیات در تیتان وجود دارد یا خیر، به تکنیکی بی‌طرفانه نیاز داریم.

واکر می‌افزاید: «گروه من اکنون درحال کار روی تعیین چگونگی شناسایی مولکول‌های مونتاژ بالا است. ما با ناسا همکاری می‌کنیم تا اطمینان یابیم که ابزار طیف‌سنجی جرمی آن‌ها دارای وضوح کافی برای تشخیص مولکول‌های مونتاژ بالا است.»