امکان دارد حیات در زمین به طور دو بار شکل گرفته باشد

به نظر می‌رسد که حیات در کره زمین تقریباً چهار میلیارد سال پیش از «سوپ نخستین» آغاز شده است؛ این سوپ به محیط химایی نخستین زمین اشاره دارد که در آن ترکیبات ساده می‌توانند از طریق واکنش‌های شیمیایی، به مولکول‌های پیچیده‌تری تبدیل شده و در نهایت به شکل‌گیری ساختارهای ضروری حیات منجر شوند. پژوهش جدید و قابل بحثی مطرح می‌کند که این انتقال شگفت‌انگیز از شیمی به زیست‌شناسی نه یکبار، بلکه دو بار اتفاق افتاده است.

مطالعه اخیر نشان می‌دهد که باکتری‌ها و آرکی‌ها، دو شاخه اولیه در روند شکل‌گیری حیات، به‌طور مستقل از یکدیگر ظهور کرده‌اند. نیای مشترک نهایی آن‌ها که به نام «لوکا» شناخته می‌شود (مخفف «نیای مشترک جهانی نهایی» برای تمامی موجودات زنده)، در واقع به طور کامل زنده نبوده، بلکه برای دریافت انرژی لازم برای متابولیسم خود وابسته به فلزاتی بوده که در سوراخ‌های گرمابی ته‌نشین می‌شدند.

ویلیام مارتین، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف آلمان و سر نویسنده این مطالعه، به مجله ساینتیفیک آمریکن می‌گوید که با گذشت زمان و به واسطه تشکیل بی‌شمار ترکیب شیمیایی، باکتری‌ها و آرکی‌هایی که از لوکا منشأ گرفته‌اند، توانستند روش‌هایی برای تولید آنزیم‌های درونی خود پیدا کنند تا واکنش‌های شیمیایی ضروری برای حیات را تسهیل کنند.

مارتین اظهار می‌کند: «ما در حال بررسی دوره‌ای از تکامل هستیم که در آن، پیش‌سازهای بسیار ابتدایی حیات، در حال خلق آنزیم‌هایی بودند که به آن‌ها این امکان را می‌داد تا از لایه‌های زمین جدا شده و به سلول‌های مستقل و خودزی تبدیل شوند.»

داده‌های به دست آمده از بررسی‌های ژنتیکی نشان می‌دهند که لوکا حدود ۴٫۲ میلیارد سال پیش، در دوره هادئن وجود داشته است؛ زمانی که دمای سطح زمین هنوز بسیار بالا بود. شواهد زمین‌شناسی مرتبط با این دوره بسیار محدود است؛ به‌طوری که تنها یک مجموعه سنگ‌های کانادایی ممکن است به این عصر از تاریخ زمین تعلق داشته باشد، اما بین محققین درباره منشأ و تاریخ آن‌ها اختلاف عقیده جدی وجود دارد. قدیمی‌ترین نمونه‌های بی‌چون‌وچرای فسیل‌های حیات که تا کنون کشف شده‌اند، لایه‌های میکروبی ۳٫۵ میلیارد ساله به نام استروماتولیت هستند که خود باید از اجداد ساده‌تری تکامل یافته باشند.

برخی از دانشمندان ادعا کرده‌اند که لوکا یک سلول پیچیده با سیستم ایمنی ابتدایی برای محافظت در برابر ویروس‌ها بوده است. اما مارتین بیان می‌کند وقتی که به عقب بازمی‌گردیم و بیش از چهار میلیارد سال از تکامل را بررسی می‌کنیم، روش‌های ژنتیکی مورد استفاده در این تحقیق‌ها ممکن است باعث ایجاد سردرگمی شوند.

در عوض، مارتین و همکارانش از یک رویکرد متابولیکی بهره بردند و بر آن بودند که برای تبدیل مواد اولیه موجود در زمین قدیم، مانند هیدروژن، آمونیاک، دی‌اکسید کربن، آب، سولفید هیدروژن و فسفات به ۲۰ اسید آمینه، پنج نوکلئوتید طبیعی و ۲۰ کوفاکتور ضروری برای عملکرد سلول‌ها، چه ژن‌هایی ضروری بوده‌اند. مارتین می‌گوید: «در مجموع تنها ۴۲۰ واکنش شیمیایی لازم است.»