שאלת מקור החיים מעסיקה את המדענים כבר שנים רבות. מחקר חדש מראה שהתשובה מצויה אולי בפעילות תרמית במעמקי האוקיינוסים
לפי מחקר חדש עולה שיכול להיות שהמולקולות האורגניות ההכרחיות לחיים נוצרו במקור במעיינות תרמיים בקרקעית הים. המחקר מראה שלחלקיקים מינרליים שמצויים במעיינות הידרותרמיים יש תכונות כימיות דומות לאנזימים – המולקולות הביולוגיות ששולטות על תגובות כימיות אצל יצורים חיים. המשמעות היא שהמעיינות יכולים ליצור מולקולות פשוטות מבוססות-פחמן מתוך הפחמן הדו-חמצני שמומס במים.
התגלית, שפורסמה בכתב העת Chemical Communications, מסבירה איךאבני בניין בסיסיות של הכימיה האורגנית נוצרו בטבע לפני הופעת החיים, וייתכן שמילאו תפקיד ביצירת החיים המוקדמים בכדור הארץ.
"אנו משערים שהחיים החלו במעיינות חמים על קרקעית הים", אומרת ראש קבוצת המחקר, נורה דה לאו. "פחמן דו-חמצני שמומס במים בשפע יכול לספק את הפחמן שעליו מבוססת הכימיה של היצורים החיים, ואילו המים החמים והגועשים מספקים את האנרגיה. המחקר שלנו מראה שלמעיינות הללו יש תכונות כימיות שמעודדות את המולקולות הללו להתחבר יחד וליצור את המולקולות שקשורות ליצורים החיים".
פחמן דו-חמצני נפלט ממעיין הידרותרמי ביפן | צילום: מינהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי, ארה"ב
ניסויי מעבדה בשילוב עם הדמיות מחשב סייעו לחקור את התנאים שבהם החלקיקים המינרליים מזרזים את הפיכת הפחמן הדו-חמצני למולקולות אורגניות. הניסויים שחזרו את התנאים שמצויים במעיינות שבמעמקי הים, שבהם מים חמים ובסיסיים מעט (כלומר ההיפך מחומציים) שעשירים בפחמן דו-חמצני מגיבים עם המינרל גרייגיט (Fe3S4)שנמצא על פני המעיינות.
"גילינו שפני השטח והמבנים הגבישיים שבמעיינות פועלים כזרזים שמעודדים שינויים כימיים בחומר הנמצא עליהם", אומר נתן הולינגסוורת', מכותבי המאמר. "הם מתנהגים כמו אנזימים של יצורים חיים, ששוברים את הקשרים שבין אטומי חמצן ופחמן. זה מאפשר להם להתחבר למים כדי לייצר חומצות אורגניות – כימיקלים פשוטים מבוססי פחמן שפותחים צוהר לכימיה מורכבת יותר מבוססת-פחמן".
תיאוריות על ראשית הופעת החיים רומזות שכימיה מבוססת פחמן מורכבת יוצרת מולקולות שמשכפלות את עצמן ובסופו של דבר מאפשרת את הופעת הצורות הראשונות של חיים תאיים. המחקר הזה מראה איך התרחש אחד הצעדים במסע הארוך הזה. הוא מוכיח שמולקולות אורגניות פשוטות יכולות להיווצר בטבע בלי נוכחות יצורים חיים, וגם מאושש את ההנחה שמעיינות הידרותרמיים יכלו להיות המקום שבו התרחש לפחות חלק מהתהליך הזה.
למחקר עשויות להיות גם השלכות יישומיות, שכן הוא מספק שיטה ליצירת כימיקלים מבוססי פחמן מפחמן דו-חמצני בלי צורך בחום קיצוני או בלחץ עז. לטווח הארוך תהליכים כאלה יוכלו להחליף את חומרי הגלם לייצור פלסטיק, דשנים ודלקים. אם נוכל לייצר את המוצרים הללו בקנה מידה מסחרי באמצעים ידידותיים יותר לסביבה, מחומרי גלם מתחדשים – בניגוד לחומרי הגלם שהם מיוצרים מהם כעת – נוכל לא רק לחסוך בנפט אלא גם לנצל את גז החממה פחמן דו-חמצני כחומר גלם.
ד"ר עידו מגן
המחלקה לגנטיקה מולקולרית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
