Η ζωή σε έναν μακρινό πλανήτη- εάν υπάρχει κάτι τέτοιο, προφανώς- μπορεί να είναι τελείως διαφορετική από αυτή στη Γη, ωστόσο υπάρχει (από όσο γνωρίζουμε) συγκεκριμένος αριθμός «συστατικών» στο «ντουλάπι» του σύμπαντος- και συγκεκριμένος αριθμός τρόπων με τους οποίους μπορούν αυτά να αναμειχθούν. Ομάδα ερευνητών της οποίας ηγήθηκαν επιστήμονες του University of Wisconsin- Madison εκμεταλλεύτηκε αυτούς τους περιορισμούς για να γράψει ένα «βιβλίο μαγειρικής», με εκατοντάδες χημικές «συνταγές» που θα είχαν τη δυνατότητα να οδηγήσουν σε εμφάνιση ζωής.
Αυτή η λίστα «συστατικών» θα μπορούσε να συμβάλει στο να εστιάσουν οι έρευνες για αναζήτηση ζωής αλλού στο σύμπαν υποδεικνύοντας τις πιθανότερες συνθήκες για να «πετύχουν οι συνταγές». Η διαδικασία της μετάβασης από τα βασικά χημικά συστατικά στους πολύπλοκους κύκλους μεταβολισμού κυττάρων και αναπαραγωγής που ορίζουν τη ζωή, λένε οι ερευνητές, απαιτεί όχι μόνο μια απλή έναρξη μα επίσης επανάληψη.
«Η προέλευση της ζωής είναι πραγματικά μια διαδικασία “κάτι από το τίποτα”» είπε η Μπετούλ Κατσάρ, αστροβιολόγος που υποστηρίζεται από τη NASA και καθηγήτρια Βακτηριολογίας στο UW-Madison. «Μα αυτό το “κάτι” δεν μπορεί να συμβεί μόνο μια φορά. Η ζωή ανάγεται στη χημεία και τις συνθήκες που μπορούν να παράγουν ένα αυτοαναπαραγόμενο μοτίβο αντιδράσεων».
Οι χημικές αντιδράσεις που παράγουν μόρια τα οποία ενθαρρύνουν την επανάληψη της ίδιας αντίδρασης λέγονται αυτοκαταλυτικές αντιδράσεις. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 18 Σεπτεμβρίου στο Journal of the American Chemical Society ο Ζεν Πενγκ, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο Κατσάρ, και συνεργάτες του δημιούργησαν 270 συνδυασμούς μορίων, περιλαμβανομένων ατόμων από όλο τον περιοδικό πίνακα- με τη δυνατότητα για συνεχιζόμενη αυτοκατάλυση.
«Πιστευόταν πως αυτά τα είδη αντιδράσεων είναι πολύ σπάνια» λέει η Κατσάρ. «Δείχνουμε πως δεν είναι καθόλου σπάνια. Απλά πρέπει να ψάξεις στο σωστό σημείο».
Οι ερευνητές εστίασαν τις έρευνές στις αποκαλούμενες αντιδράσεις αναλογίας (comproportionation reactions). Στις αντιδράσεις αυτές, δύο ενώσεις που περιλαμβάνουν το ίδιο στοιχείο με διαφορετικούς αριθμούς ηλεκτρονίων συνδυάζονται για τη δημιουργία μιας νέας ένωσης όπου το στοιχείο βρίσκεται στη μέση των αρχικών καταστάσεων αντίδρασης.
Για να είναι αυτοκαταλυτική, το αποτέλεσμα της αντίδρασης πρέπει επίσης να παρέχει τα υλικά για να επαναληφθεί η αντίδραση, σημειώνει ο Ζαχ Άνταμ, ένας εκ των ερευνητών, γεωεπιστήμονας που μελετά την προέλευση της ζωής στη Γη. Οι αντιδράσεις αναλογίας οδηγούν σε πολλαπλά αντίγραφα κάποιων εκ των μορίων που εμπλέκονται σε αυτές, παρέχοντας υλικά για τα επόμενα βήματα αυτοκατάλυσης.
«Αν οι συνθήκες είναι σωστές, μπορείς να αρχίσεις με σχετικά λίγες από αυτές τις παραγωγές/ προϊόντα» λέει ο Άνταμ. «Κάθε φορά που ολοκληρώνεται ένας κύκλος παράγεις τουλάχιστον ένα επιπλέον προϊόν, που επιταχύνει την αντίδραση και την κάνει να εξελίσσεται ακόμα ταχύτερα».
Η αυτοκατάλυση είναι σαν αυξανόμενος πληθυσμός κουνελιών: Δημιουργούνται ζευγάρια, γεννιούνται μικρά και μετά τα νέα κουνέλια μεγαλώνουν, ζευγαρώνουν και κάνουν ακόμα περισσότερα. Δεν χρειάζονται πολλά κουνέλια για να γίνει πολύ μεγάλος ο πληθυσμός.
Η Κατσάρ ελπίζει πως χημικοί θα εμπνευστούν και θα αποκτήσουν ιδέες από τη λίστα «συνταγών» της νέας μελέτης και θα κάνουν δοκιμές σε προσομοιώσεις εξωγήινων «κουζινών».
«Δεν θα είμαστε ποτέ σίγουροι για το τι συνέβη ακριβώς σε αυτόν τον πλανήτη για να παράξει ζωή. Δεν έχουμε χρονομηχανή, μα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα μπορούμε να δημιουργήσουμε διάφορες πλανητικές συνθήκες για να κατανοήσουμε πώς μπορεί να εξελιχθεί η δυναμική για τη συντήρηση ζωής» αναφέρει σχετικά.
Η Κατσάρ ηγείται του MUSE (Metal Utilization & Selection Across Eons), μιας κοινοπραξίας που υποστηρίζεται από τη NASA. To εργαστήριό της θα εστιάζει σε αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μολυβδαίνιο και σίδηρο, και η ίδια ανυπομονεί να δει τι θα «μαγειρέψουν» άλλοι από το νέο «βιβλίο συνταγών».
«Ο Καρλ Σέιγκαν είχε πει πως αν θέλεις να δημιουργήσεις μια πίτα από το μηδέν, πρέπει πρώτα να δημιουργήσεις το σύμπαν. Νομίζω πως αν θέλουμε να κατανοήσουμε το σύμπαν, πρώτα πρέπει να ψήσουμε μερικές πίτες» καταλήγει.