افتح القائمة الرئيسية
أقدم أشكال الحياة المعروفة على كوكب الأرض ميكروبات متحجرة مفترضة موجودة في المنفسات المائية الحرارية، والتي قد تكون عاشت منذ 4.28 مليار سنة مضت بعد فترة قصيرة من تكون المحيطات منذ 4.41 مليار سنة وبعد فترة ليست طويلة من تكوين كوكب الأرض منذ 4.54 مليار سنة.[1][2]

التولد التلقائي أو التخلق التلقائي (أو بصورة غير رسمية أصل الحياة)[3][4][5][a] هي العملية الطبيعية التي نتجت عنها الحياة من مواد غير حية، مثل المركبات العضوية.[6][4][7][8] في حين لا تزال تفاصيل هذه العملية غير معروفة، إلا أن الفرضيات العلمية السائدة هي أن الانتقال من المواد غير الحية إلى الكيانات الحية لم يكن حدثا واحدا وإنما عملية تدريجية من زيادة التعقيد والتي تضمنت التضاعف الذاتي الجزيئي والتجميع الذاتي والتحفيز الذاتي وظهور الغشاء الخلوي.[9][10][11] على الرغم من أن التولد التلقائي غير مثير للجدل بين العلماء، إلا أنه لا يوجد نموذج واحد متفق عليه لأصل الحياة، ويمثل هذا المقال مبادئ متعددة وفرضيات عن كيف يمكن أن يكون التولد التلقائي قد حدث.

يدرس العلماء التولد التلقائي من خلال خليط من علم الأحياء الجزيئي وعلم الأحياء القديمة وعلم الأحياء الفلكي وعلم المحيطات والفيزياء الحيوية والجيوكيمياء والكيمياء الحيوية، ويهدفون إلى تحديد كيف أدت التفاعلات الكيميائية السابقة للحياة إلى نشوء الحياة.[12] قد تكون دراسة التولد التلقائي جزءا من فيزياء الأرض أو الكيمياء أو علم الأحياء، بينما تحاول الأساليب الحديثة خلق اصطناع من الثلاثة[13] إذ أن الحياة نشأت على كوكب الأرض في ظروف مختلفة تماما من ظروف الأرض اليوم. تعمل الحياة من خلال الكيمياء المتخصصة للكربون والماء وهي مبنية أساسا على أربع عائلات محورية من المواد الكيميائية: الليبيدات (جدران الخلية الدهنية)، والسكريات (السكر والسليلوزوالأحماض الأمينية (أيض البروتين)، والأحماض النووية (الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين ذاتي التضاعف DNA والحمض النووي الريبوزي RNA). على أي نظرية ناجحة للتولد التلقائي أن تفسر أصل هذه العائلات من الجزيئات والتفاعلات فيما بينها.[14] تبحث العديد من الطرق في التولد التلقائي في كيفية بزوغ الجزيئات ذاتية التضاعف (أو مكوناتها) إلى الوجود. يعتقد الباحثون عموما أن الحياة الحالية على سطح الأرض تنحدر من عالم حمض نووي ريبوزي، على الرغم من أن الحياة المبنية على الحمض النووي الريبوزي قد لا تكون أول حياة وُجدت على كوكب الأرض.[15][16]

أظهرت تجربة ميلر-يوري الكلاسيكية في 1952 والأبحاث المشابهة لها أن معظم الأحماض الأمينية (المكونات الكيميائية للبروتينات المستخدمة في كل الكائنات الحية) يمكن تضنيعها من مركبات لا عضوية تحت ظروف تهدف لتكرار ظروف الأرض في تاريخها المبكر. افترض العلماء عدة مصادر خارجية للطاقة والتي قد تكون قد حفزت هذه التفاعلات، مثل البرق والإشعاع. تركز الطرق الأخرى (مثل فرضية الأيض الأولي) على فهم كيف يمكن أن يكون التحفيز في الأنظمة الكيميائية على الأرض المبكرة قد وفر المركبات الطليعية اللازمة لعملية التضاعف الذاتي.[17] تُنتج الجزيئات العضوية المعقدة في المجموعة الشمسية وفي الفضاء الخارجي، وقد تكون هذه المواد قد شكلت مركبات طليعية لتطور الحياة على سطح الأرض.[18][19][20][21]

قد تكون الكيمياء الحيوية للحياة قد بدأت بعد فترة قصيرة من الانفجار العظيم منذ 13.8 مليار سنة مضت، أثناء العصر القابل للحياة عندما كان عمر الكون فقط من 10 إلى 17 مليون سنة.[22][23] تقترح فرضية التبذر الشامل أن الحياة الميكروبية قد انتشرت على الأرض المبكرة بواسطة الغبار الكوني[24] والنيازك[25] والكويكبات وغيرها من أجرام النظام الشمسي الصغيرة وأن الحياة قد تكون منتشرة في أنحاء الكون.[26] تفترض فرضية التبذر الشامل أن الحياة نشأت خارج كوكب الأرض، ولكنها لا تفسر بصورة قاطعة مصدرها.

على الرغم من ذلك، فإن كوكب الأرض هو المكان الوحيد في الكون الذي نعرف أنه يحتضن الحياة،[27][28] وتوفر المستحاثات من الأرض المبكرة أهم مصادر دراسة التولد التلقائي. يبلغ عمر الأرض حوالي 4.54 مليار سنة، بينما يرجع عمر أقدم دليل قاطع على الحياة على الأرض إلى 3.5 مليار سنة على الأقل،[29] وغالبا منذ الحقبة السحيقة الأولى (بين 3.6 إلى 4 مليار سنة) بعدما بدأت القشرة الجيولوجية في التصلب بعد حقبة الدهر الجهنمي. في مايو 2017، طبقا لعالم الأحياء ستيفن بلير هيدجز: «إذا كانت الحياة قد نشأت بسرعة نسبيا على سطح الأرض، فإنها قد تكون منتشرة في الكون».[30][31][32]

النماذج الحاليةعدل

لا يوجد نموذج واحد متفق عليه لأصل الحياة. وضع العلماء العديد من الفرضيات المحتملة، والتي تشترك في بعض العناصر. في حين تختلف في التفاصيل، إلا أن هذه الفرضيات مبني على الأطر التي وضعها أليساندر أوبارين (في 1924) وهالدين (في 1925)، والذين وضعا نظرية التطور الجزيئي أو الكيميائي للحياة.[33] طبقا لهما، فإن الجزيئات الأولى التي شكلت الخلايا الأولى "تم اصطناعها في ظروف طبيعية من خلال عملية بطيئة من التطور الجزيئي، ثم انتظمت هذه الجزيئات في صورة أول نظام جزيئي له خواص وفي تنظيم بيولوجي". افترض أوبارين وهالدين أن غلاف الأرض المبكرة ربما قد كان مختزلا في طبيعته، إذ تكون بصورة أساسية من الميثان والأمونيا والماء وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والفوسفات، سواء مع ندرة الأكسجين الجزيئي والأوزون أو في غيابهما. طبقا لنماذج لاحقة، فإن الغلاف في حقبة الدهر الجهنمي تكون بصورة أساسية من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، مع كميات قليلة من أول أكسيد الكربون والهيدروجين ومركبات الكبريت،[34] ولكن مع نقص في الأكسجين الجزيئي والأوزون،[35] إلا أنه لم يكن مختزلا كيميائيا كما افترض أوبارين وهالدين. في الغلاف الجوي الذي افترضه أوبارين وهالدين، فإن النشاط الكهربي يمكنه إنتاج جزيئات صغيرة معينة من الحياة مثل الأحماض الأمينية. أظهرت تجربة ميلر-يوري في 1953 ذلك.

يُطلق على العملية التي حدثت على الأرض المبكرة اسم التطور الكيميائي. منذ نهاية القرن التاسع عشر، فإن التولد التلقائي التطوري يعني زيادة تعقيد وتطور المادة من الحالة الخاملة إلى الحالة الحية.[36] أظهر كل من مانفرد أيغن وسول شبيغلمان أنه يمكن حدوث التطور (بما في ذاك التضاعف والانتواع والاصطفاء الطبيعي) في أعداد الجزيئات كما في الكائنات الحية.[37] استغل شبيغلمان الاصطفاء الطبيعي لاصطناع وحش شبيغلمان والذي احتوى الجينوم الخاص به على 218 قاعدة نوكليوتيد إذ أنه تطور من تفكيك 4500 قاعدة حمض نووي ريبوزي بكتيري.[38]

في أكتوبر 2018، أعلن باحثون من جامعة ماكماستر تطوير تكنولوجيا جديدة أسموها محاكي الكوكب، والتي تساعد في دراسة التولد التلقائي على كوكب الأرض وما بعده.[19][39][40][41] يتكون الجهاز من غرفة مناخ معقدة لدراسة كيفية تجميع الأحجار المكونة للحياة وكيف انتقلت هذه الجزيئات قبل البيولوجية إلى جزيئات حمض نووي ريبوزي ذاتي التضاعف.[19]

الأصل الكيميائي للجزيئات العضويةعدل

تأتي العناصر الكيميائية (عدا الهيدروجين والهيليوم) في النهاية من تفاعلات الانصهار النجمي. في 12 أكتوبر 2016، أعلن علماء الفلك أن المكونات الرئيسية للحياة (جزيء كربون-هيدروجين، وأيون كربون-هيدروجين الموجب، وأيون الكربون) هي نتاج الأشعة فوق البنفسجية من النجوم، وليست أشكالا أخرى من إشعاع المستعر الأعظم والنجوم الصغيرة، كما كنا نعتقد قبلا.[42] تتكون الجزيئات المعقدة –بما في ذلك الجزيئات العضوية- طبيعيا سوء في الفضاء أو على الكواكب. هناك مصدران محتملان للجزيئات العضوية على الأرض المبكرة:

  1. مصادر أرضية: اصطناع جزيئات عضوية نتيجة لهزات الارتطام أو أي مصادر طاقة أخرى (مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الشحنات الكهربية، كما في تجربة ميلر)
  2. مصادر خارجية: تكوّن الجزيئات العضوية في السحب بين النجوم والتي تهبط على الكواكب[43][44] (كما في التبذر الشامل).

انظر ايضاعدل

المراجععدل

  1. ^ Dodd، Matthew S.؛ Papineau، Dominic؛ Grenne، Tor؛ Slack، John F.؛ Rittner، Martin؛ Pirajno، Franco؛ O'Neil، Jonathan؛ Little، Crispin T.S. (1 March 2017). "Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates". نيتشر. 543 (7643): 60–64. Bibcode:2017Natur.543...60D. PMID 28252057. doi:10.1038/nature21377. مؤرشف من الأصل في 8 September 2017. اطلع عليه بتاريخ 02 مارس 2017.  نسخة محفوظة 12 مارس 2019 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Zimmer، Carl (1 March 2017). "Scientists Say Canadian Bacteria Fossils May Be Earth's Oldest". نيويورك تايمز. مؤرشف من الأصل في 2 March 2017. اطلع عليه بتاريخ 02 مارس 2017. 
  3. ^ Oparin، Aleksandr Ivanovich (1938). The Origin of Life. Phoenix Edition Series. تُرجم بواسطة Morgulis، Sergius (الطبعة 2). Mineola, New York: Courier Corporation (نشر 2003). ISBN 9780486495224. اطلع عليه بتاريخ 16 يونيو 2018. 
  4. أ ب Peretó، Juli (2005). "Controversies on the origin of life" (PDF). International Microbiology. 8 (1): 23–31. PMID 15906258. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 أغسطس 2015. اطلع عليه بتاريخ 01 يونيو 2015. Ever since the historical contributions by Aleksandr I. Oparin, in the 1920s, the intellectual challenge of the origin of life enigma has unfolded based on the assumption that life originated on Earth through physicochemical processes that can be supposed, comprehended, and simulated; that is, there were neither miracles nor spontaneous generations.  نسخة محفوظة 22 يناير 2019 على موقع واي باك مشين.
  5. ^ Compare: Scharf, Caleb؛ وآخرون. (18 December 2015). "A Strategy for Origins of Life Research". Astrobiology. 15 (12): 1031–1042. Bibcode:2015AsBio..15.1031S. PMC 4683543 . PMID 26684503. doi:10.1089/ast.2015.1113. What do we mean by the origins of life (OoL)? [...] Since the early 20th century the phrase OoL has been used to refer to the events that occurred during the transition from non-living to living systems on Earth, i.e., the origin of terrestrial biology (Oparin, 1924; Haldane, 1929). The term has largely replaced earlier concepts such as abiogenesis (Kamminga, 1980; Fry, 2000). 
  6. ^ Oparin 1953, p. vi
  7. ^ Warmflash، David؛ Warmflash، Benjamin (November 2005). "Did Life Come from Another World?". ساينتفك أمريكان. 293 (5): 64–71. Bibcode:2005SciAm.293e..64W. doi:10.1038/scientificamerican1105-64. According to the conventional hypothesis, the earliest living cells emerged as a result of chemical evolution on our planet billions of years ago in a process called abiogenesis. 
  8. ^ Yarus 2010, p. 47
  9. ^ Witzany، Guenther (2016). "Crucial steps to life: From chemical reactions to code using agents" (PDF). Biosystems. 140: 49–57. doi:10.1016/j.biosystems.2015.12.007. 
  10. ^ Howell، Elizabeth (8 December 2014). "How Did Life Become Complex, And Could It Happen Beyond Earth?". Astrobiology Magazine. مؤرشف من الأصل في 17 أغسطس 2018. اطلع عليه بتاريخ 14 فبراير 2018. 
  11. ^ Tirard، Stephane (20 April 2015). Abiogenesis – Definition. Encyclopedia of Astrobiology. صفحة 1. ISBN 978-3-642-27833-4. doi:10.1007/978-3-642-27833-4_2-4. Thomas Huxley (1825–1895) used the term abiogenesis in an important text published in 1870. He strictly made the difference between spontaneous generation, which he did not accept, and the possibility of the evolution of matter from inert to living, without any influence of life. [...] Since the end of the nineteenth century, evolutive abiogenesis means increasing complexity and evolution of matter from inert to living state in the abiotic context of evolution of primitive Earth. 
  12. ^ Voet & Voet 2004, p. 29
  13. ^ Davies, Paul (1998). The Fifth Miracle, Search for the origin and meaning of life. Penguin.  [حدد الصفحة]
  14. ^ Ward, Peter؛ Kirschvink, Joe (2015). A New History of Life: the radical discoveries about the origins and evolution of life on earth. Bloomsbury Press. صفحات 39–40. ISBN 978-1608199105. 
  15. ^ Robertson، Michael P.؛ Joyce، Gerald F. (May 2012). "The origins of the RNA world". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 4 (5): a003608. PMC 3331698 . PMID 20739415. doi:10.1101/cshperspect.a003608. 
  16. ^ Cech، Thomas R. (July 2012). "The RNA Worlds in Context". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 4 (7): a006742. PMC 3385955 . PMID 21441585. doi:10.1101/cshperspect.a006742. 
  17. ^ Keller، Markus A.؛ Turchyn، Alexandra V.؛ Ralser، Markus (25 March 2014). "Non‐enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway‐like reactions in a plausible Archean ocean". Molecular Systems Biology. 10 (725): 725. PMC 4023395 . PMID 24771084. doi:10.1002/msb.20145228. 
  18. ^ Ehrenfreund، Pascale؛ Cami، Jan (December 2010). "Cosmic carbon chemistry: from the interstellar medium to the early Earth.". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (12): a002097. PMC 2982172 . PMID 20554702. doi:10.1101/cshperspect.a002097. 
  19. أ ب ت Balch، Erica (4 October 2018). "Ground-breaking lab poised to unlock the mystery of the origins of life on Earth and beyond". جامعة ماكماستر. مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2019. اطلع عليه بتاريخ 04 أكتوبر 2018. 
  20. ^ King، Anthony (14 April 2015). "Chemicals formed on meteorites may have started life on Earth". Chemistry World (News). London: الجمعية الملكية للكيمياء. مؤرشف من الأصل في 17 April 2015. اطلع عليه بتاريخ 17 أبريل 2015. 
  21. ^ Saladino، Raffaele؛ Carota، Eleonora؛ Botta، Giorgia؛ وآخرون. (13 April 2015). "Meteorite-catalyzed syntheses of nucleosides and of other prebiotic compounds from formamide under proton irradiation". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (21): E2746–E2755. Bibcode:2015PNAS..112E2746S. PMC 4450408 . PMID 25870268. doi:10.1073/pnas.1422225112. 
  22. ^ Loeb، Abraham (2014). "The habitable epoch of the early universe". International Journal of Astrobiology. 13 (4): 337–339. Bibcode:2014IJAsB..13..337L. CiteSeerX 10.1.1.748.4820 . arXiv:1312.0613 . doi:10.1017/S1473550414000196. 
  23. ^ Dreifus، Claudia (2 December 2014). "Much-Discussed Views That Go Way Back". نيويورك تايمز. New York. صفحة D2. مؤرشف من الأصل في 3 December 2014. اطلع عليه بتاريخ 03 ديسمبر 2014. 
  24. ^ Berera، Arjun (6 November 2017). "Space dust collisions as a planetary escape mechanism". Astrobiology. 17 (12): 1274–1282. Bibcode:2017AsBio..17.1274B. PMID 29148823. arXiv:1711.01895 . doi:10.1089/ast.2017.1662. 
  25. ^ Chan، Queenie H.S. (10 January 2018). "Organic matter in extraterrestrial water-bearing salt crystals". Science Advances. 4 (1, eaao3521): eaao3521. Bibcode:2018SciA....4O3521C. PMC 5770164 . PMID 29349297. doi:10.1126/sciadv.aao3521. اطلع عليه بتاريخ 11 يناير 2018.  نسخة محفوظة 21 أبريل 2019 على موقع واي باك مشين.
  26. ^ Rampelotto، Pabulo Henrique (26 April 2010). Panspermia: A Promising Field Of Research (PDF). Astrobiology Science Conference 2010. Houston, TX: مؤسسة الدراسات الكوكبية والقمرية  [لغات أخرى]. صفحة 5224. Bibcode:2010LPICo1538.5224R. مؤرشف (PDF) من الأصل في 27 March 2016. اطلع عليه بتاريخ 03 ديسمبر 2014.  Conference held at League City, TX
  27. ^ Graham، Robert W. (February 1990). "Extraterrestrial Life in the Universe" (PDF) (NASA Technical Memorandum 102363). Lewis Research Center, Cleveland, Ohio: ناسا. مؤرشف (PDF) من الأصل في 3 September 2014. اطلع عليه بتاريخ 02 يونيو 2015. 
  28. ^ Altermann 2009, p. xvii
  29. ^ Kunin, W.E.؛ Gaston, Kevin، المحررون (1996). The Biology of Rarity: Causes and consequences of rare – common differences. ISBN 978-0412633805. مؤرشف من الأصل في 2015. اطلع عليه بتاريخ 26 مايو 2015. 
  30. ^ Borenstein، Seth (19 October 2015). "Hints of life on what was thought to be desolate early Earth". AP News. أسوشيتد برس. مؤرشف من الأصل في 06 أبريل 2019. اطلع عليه بتاريخ 09 أكتوبر 2018. 
  31. ^ Schouten، Lucy (20 October 2015). "When did life first emerge on Earth? Maybe a lot earlier than we thought". كريسشان ساينس مونيتور. Boston, Massachusetts: Christian Science Publishing Society. مؤرشف من الأصل في 22 March 2016. اطلع عليه بتاريخ 09 أكتوبر 2018. 
  32. ^ Johnston، Ian (2 October 2017). "Life first emerged in 'warm little ponds' almost as old as the Earth itself – Charles Darwin's famous idea backed by new scientific study". ذي إندبندنت. مؤرشف من الأصل في 3 October 2017. اطلع عليه بتاريخ 02 أكتوبر 2017. 
  33. ^ Bahadur، Krishna (1973). "Photochemical Formation of Self–sustaining Coacervates" (PDF). Proceedings of the Indian National Science Academy. 39B (4): 455–467. PMID 1242552. doi:10.1016/S0044-4057(75)80076-1. مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 أكتوبر 2013. 
  34. ^ Kasting 1993, p. 922
  35. ^ Kasting 1993, p. 920
  36. ^ Abiogenesis – Definition. 20 April 2015. Encyclopedia of Astrobiology. doi:10.1007/978-3-642-27833-4_2-4 نسخة محفوظة 14 ديسمبر 2018 على موقع واي باك مشين.
  37. ^ Follmann، Hartmut؛ Brownson، Carol (November 2009). "Darwin's warm little pond revisited: from molecules to the origin of life". علوم الطبيعة. 96 (11): 1265–1292. Bibcode:2009NW.....96.1265F. PMID 19760276. doi:10.1007/s00114-009-0602-1. 
  38. ^ Oehlenschläger، Frank؛ Eigen، Manfred (December 1997). "30 Years Later – a New Approach to Sol Spiegelman's and Leslie Orgel's in vitro Evolutionary Studies Dedicated to Leslie Orgel on the occasion of his 70th birthday". Origins of Life and Evolution of Biospheres. 27 (5–6): 437–457. PMID 9394469. doi:10.1023/A:1006501326129. 
  39. ^ Staff (4 October 2018). "Ground-breaking lab poised to unlock the mystery of the origins of life". EurekAlert!. مؤرشف من الأصل في 15 أكتوبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2018. 
  40. ^ Staff (2018). "Planet Simulator". IntraVisionGroup.com. مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2019. اطلع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2018. 
  41. ^ Anderson، Paul Scott (14 October 2018). "New technology may help solve mystery of life's origins – How did life on Earth begin? A new technology, called Planet Simulator, might finally help solve the mystery.". الأرض والسماء. مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2018. 
  42. ^ Landau، Elizabeth (12 October 2016). "Building Blocks of Life's Building Blocks Come From Starlight". ناسا. مؤرشف من الأصل في 13 October 2016. اطلع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2016. 
  43. ^ Gawlowicz، Susan (6 November 2011). "Carbon-based organic 'carriers' in interstellar dust clouds? Newly discovered diffuse interstellar bands". علم يوميا. Rockville, MD: ScienceDaily, LLC. مؤرشف من الأصل في 11 July 2015. اطلع عليه بتاريخ 08 يونيو 2015.  Post is reprinted from materials provided by the معهد روشيستر للتكنولوجيا.
  44. ^ Klyce 2001


وسوم <ref> موجودة لمجموعة اسمها "lower-alpha"، ولكن لم يتم العثور على وسم <references group="lower-alpha"/> أو هناك وسم </ref> ناقص