دانشمندان تریپتوفان — اسید آمینهٔ «خواب‌آور» — را در یک شهاب‌سنگ یافتند. این چه معنایی دارد
تریپتوفان، اسید آمینهٔ ضروری که در افسانهٔ شکرگزاری به این دلیل شناخته می‌شود که خوردن بوقلمون باعث خواب‌آلودگی می‌شود، در بنو، یک شهاب‌سنگ کوچک که تقریباً هر شش سال یک‌بار به‌نزدیکی سیارهٔ ما عبور می‌کند، کشف شد.
این کشف حاصل یک نمونه بی‌سابقه است که توسط مأموریت OSIRIS‑REx ناسا جمع‌آوری شد؛ این مأموریت در سال ۲۰۲۰ فضاپیمای خود را بر روی شهاب‌سنگ فرود آورد، حدود ۴.۳ اونس (۱۲۱.۶ گرم) سنگ و گرد و غبار را برداشت و این محموله را به‌سلامت به زمین بازگرداند. پس از آن، ناسا بخش کوچکی از این نمونه را به پژوهشگران در سراسر جهان توزیع کرد تا تجزیه و تحلیل شوند.
مطالعهٔ بنو مهم است زیرا ترکیب شیمیایی آن بازتابی از سامانهٔ خورشیدی اولیه است و به دانشمندان نگاهی به آغازهای حیات می‌دهد. تحقیقات پیشین بر روی نمونه‌های بنو ۱۴ تا از ۲۰ اسید آمینه‌ای را که تمام موجودات زندهٔ زمین از آن‌ها مشتق می‌شوند، و همچنین تمام پنج پایهٔ نوکلئیک زیستی — مولفه‌های تشکیل دهندهٔ کد ژنتیکی در DNA و RNA — شناسایی کرده بود.
پژوهشگران پیش‌تر نیز اسیدهای آمینه‌ای را در نمونه‌های شهاب‌سنگ دیگر، ریوگو، که آژانس فضایی ژاپن (JAXA) در سال ۲۰۱۹ جمع‌آوری کرد، و همچنین در انواع مختلف شهاب‌سنگ‌های رسیده به زمین شناسایی کردند. این شواهد رو به افزایشی نشان می‌دهد که شهاب‌سنگ‌ها ممکن است مواد ضروری حیات را در دورهٔ اولیه به سیارهٔ ما تحویل داده باشند، به گفتهٔ کارشناسان.
اکنون، تجزیه و تحلیل جدیدی از نمونه‌های بنو به‌اطمینان (اگرچه هنوز قطعی نیست) تریپتوفان را شناسایی کرده است؛ این امر تعداد اسیدهای آمینه‌ساز پروتئین در این شهاب‌سنگ را به ۱۵ از ۲۰ افزایش می‌دهد.
«یافتن تریپتوفان در شهاب‌سنگ بنو یک دستاورد بزرگ است، زیرا تریپتوفان یکی از اسیدهای آمینهٔ پیچیده‌تر است و تا به‌این‌جا هرگز در هیچ شهاب‌سنگ یا نمونهٔ فضایی دیده نشده بود»، خوزه آپونته، شیمی‌دان نجومی در آزمایشگاه تحلیلی زیست‌شناسی نجومی مرکز فضایی گودارد ناسا، گفت. او یکی از نویسندگان مطالعه‌ای شد که نتایج آن دوشنبه در مجله PNAS منتشر شد.
وجود تریپتوفان در یک شهاب‌سنگ، ایدهٔ اینکه فرمول زندگی ممکن است فقط بر روی زمین آغاز نشده باشد را تقویت می‌کند. خوزه آپونته در ایمیلی افزود: «مشاهدهٔ آن به‌صورت طبیعی در فضا نشان می‌دهد که این مواد پیش‌نیاز در سامانهٔ خورشیدی اولیه پیش‌از هرچیز دیگری شکل می‌گرفتند. این امر می‌توانست راه‌اندازی حیات را آسان‌تر سازد.»
قطعات پازل
بنو، که نامش به خدای‌باستانی مصری مرتبط با خورشید، خلقت و تجدید حیات اشاره دارد، حدود یک‌سوم مایل (تقریباً ۵۲۲ متر) عرض دارد. این سنگ فضایی احتمالاً قطعه‌ای است که از یک شهاب‌سنگ بزرگ‌تر در بازهٔ زمانی دو تا هفتصد میلیون سال پیش جدا شده است. به‌نظر می‌رسد که در کمربند اصلی شهاب‌سنگ‌ها بین مریخ و مشتری شکل گرفته و ترکیب شیمیایی‌اش بازتابی از آغازهای سامانهٔ خورشیدی است که حدود ۴٫۵ میلیارد سال قدمت دارد، به گفتهٔ ناسا.
این شهاب‌سنگ تقریباً برای ۱.۷۵ میلیون سال در مدار نزدیک به زمین می‌چرخید. داده‌ها نشان می‌دهند که ممکن است در سال ۲۱۸۲ به کرهٔ ما برخورد کند و به‌طور بالقوه باعث «زمستان جهانی» شود. دانشمندان در حال حاضر احتمال برخورد را به‌صورت ۱ از ۲۷۰۰ یا ۰٫۰۳۷٪ برآورد می‌کنند.
در اصل، ماده‌ای که بنو از آن ساخته شده است، از ابرنواخترها، انفجارهای ستارگان کهنه‌ای که پیش از شکل‌گیری سامانهٔ خورشیدی رخ داده‌اند، به‌دست آمده است. حرارت شدید این انفجارها همانند کارگاه آهنگری عمل کرده و عناصری را که در شهاب‌سنگ یافت می‌شوند، شکل داده‌اند؛ سپس این عناصر تحت تأثیر حرارت بیشتری که در برخوردی که بنو را شکل داد و همچنین پرتوگیری خورشید، تغییر یافته‌اند. همچنین بنو حاوی آمونیاک است، ترکیبی شیمیایی که می‌تواند به شکل‌گیری مولکول‌های مانند اسیدهای آمینه کمک کند، و انواع مختلفی از سنگ‌های معدنی را نیز شامل می‌شود؛ این مواد بسیاری از ترکیبات مورد نیاز برای ساخت بلوک‌های ساختمانی حیات را فراهم می‌کنند — اما خود حیات را نه.
«آن‌ها همانند قطعات پازل هستند که هنوز به‌هم پیوسته نشده‌اند»، گفت آنجل موخارّو، پژوهشگر پسادکتری و شیمی‌دان اراضی ارگانیک در آزمایشگاه تحلیلی زیست‌شناسی نجومی مرکز فضایی گودارد ناسا و نویسندهٔ اصلی این مطالعه جدید. «این به ما می‌گوید که بسیاری از بلوک‌های ساختمانی حیات می‌توانند به‌صورت طبیعی در شهاب‌سنگ‌ها یا دنباله‌دارها تشکیل شوند، و یافتن تریپتوفان الفبای اسیدهای آمینه‌ای را که در فضا تولید می‌شوند و می‌توانستند به زمین تحویل داده شوند، گسترش می‌دهد.»
تا پیش از این مجموع ۳۳ اسید آمینه در بنو شناسایی شده بود، اما تنها ۱۴ مورد از آن‌ها توسط موجودات زندهٔ زمین برای ساخت پروتئین به کار می‌روند. تریپتوفان به این گروه می‌پیوندد؛ این اسید آمینه نیز به‌عنوان یکی از اسیدهای ضروری شناخته می‌شود، زیرا بدن انسان قادر به سنتز آن نیست و باید از طریق رژیم غذایی تأمین شود.
با جمع‌آوری مستقیم نمونه از خود شهاب‌سنگ، پژوهشگران نیازی به مواجهه با آسیب‌های ناشی از ورود به جو ندارند؛ این مسأله شیمی شهاب‌سنگ‌های سقوط‌کننده به‌زمین را تغییر می‌دهد و بنو را به‌عنوان یک «کپسول زمانی» بسیار قابل اطمینان از ترکیب شیمیایی سامانهٔ خورشیدی اولیه می‌سازد.
«به‌دلیل اینکه OSIRIS‑REx این نمونه‌ها را در وضعیت خالص به‌دست آورد، ما اکنون می‌توانیم نمک‌های شکننده، مواد معدنی و ترکیبات آلی نازکی را که شهاب‌سنگ‌ها هنگام ورود به جو از دست می‌دهند، ببینیم»، گفت دانته لورِتا، استاد علوم سیاره‌ای و شیمی کیهانی در دانشگاه آریزونا، توسان، که همچنین یکی از نویسندگان این مطالعه جدید است.
«بدنهٔ والد بنو یک جهان ژئولوژیکی غنی بود که شامل چندین سامانهٔ مایع در مکان‌ها و زمان‌های متفاوت بود، که هر کدام شیمی خود را هدایت می‌کردند»، افزود لورِتا. «بنو مجموعه‌ای از سامانه‌های شیمیایی متمایز را حفظ کرده است و این مجموعه نشان می‌دهد که اجسام کوچک پیش از ظهور حیات بر روی زمین، سامانه‌های پویا و غنی از مواد آلی بوده‌اند.»
فسیل‌های مولکولی
این مقاله درک دانشمندان از آن‌که کدام مولکول‌های ضروری برای حیات می‌توانند در مواد خارج از زمین یافت شوند، را گسترش می‌دهد، کودی گفت. اگر شیمی طبیعی که در سپیده‌دمهٔ سامانهٔ خورشیدی ما رخ داد، همان مولکول‌های مورد استفادهٔ حیات را تولید کرده باشد، قطعاً ارتباطی بین آن‌ها وجود دارد.
دکتر هارولد موروویتز، پیشگام مطالعات در بارهٔ ریشه‌های حیات، بر این باور بود که مولکول‌های اصلی موجودات زنده ممکن است «فسیل‌های» مولکولی از آغازهای سامانهٔ خورشیدی باشند، و شناسایی تریپتوفان و سایر اسیدهای آمینه‌ساز پروتئین در نمونه‌های بنو، این فرضیه را تقویت می‌کند، کودی توضیح داد.
«یافتن تریپتوفان به‌ویژه شگفت‌انگیز است»، افزود راسل، «چون ما این را در شهاب‌سنگ‌ها نمی‌بینیم؛ شاید به‌دلیل این باشد که در طول سقوط از طریق جو زمین و برخورد بر آن، این اسید آمینه زنده نمی‌ماند.»
تحقیقات جدید نیز بر اهمیت مأموریت‌های بازگرداندن نمونه تأکید می‌کند، به گفتهٔ سارا راسل، استاد علوم سیاره‌ای و سرپرست گروه مواد سیاره‌ای در موزه تاریخ طبیعی لندن که در این کار مشارکت نکرده است. اگرچه دانشمندان هزاران سنگ فضایی موجود در آزمایشگاه‌ها به‌صورت شهاب‌سنگ‌ها در اختیار دارند، آن‌ها همچنین به مواد پاک، بکر و بدون آلودگی که توسط مأموریت‌های فضایی به زمین آورده می‌شود، برای دریافت تصویر کامل نیاز دارند، او گفت.
«کشف تریپتوفان به‌ویژه شگفت‌انگیز است»، راسل افزود: «چون ما این را در شهاب‌سنگ‌ها نمی‌بینیم؛ شاید به‌دلیل این باشد که در طول سقوط از طریق جو زمین و برخورد بر آن، این اسید آمینه زنده نمی‌ماند.»