البحيرة العجيبة في كندا.. هل تكشف كيف بدأت الحياة على الأرض؟

اكتشف العلماء بحيرة يمكن أن تكون مناسبة لـنظرية "برك داروين الصغيرة الدافئة" حيث بدأت الحياة على الأرض البدائية.

وتوصل فريق من العلماء من جامعة واشنطن إلى هذا الاكتشاف عندما عثروا على "بحيرة صودا" ضحلة في غرب كندا يبدو أنها تتمتع بالكيمياء والظروف التي قد يحتاجها جسم صغير من الماء لتسهيل التوليف التلقائي للجزيئات المعقدة، وهي نقطة البداية لظهور الحياة على الأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة.

بحيرات الصودا، عبارة عن مسطحات مائية صغيرة تحتوي على مستويات عالية من الكربونات الذائبة والصوديوم، الناتجة عن التفاعلات بين الماء والصخور البركانية.

يمكن أن تساعد النتائج في حل مشكلة طويلة الأمد في تفسير كيفية ظهور الحياة على الأرض ويمكن تطبيقها أيضًا على كواكب أخرى في النظام الشمسي، مثل المريخ والزهرة، وفقا لموقع سبيس.

منذ خمسينيات القرن العشرين، تمكن الباحثون من استخلاص جزيئات بيولوجية مثل الأحماض الأمينية والوحدات البنائية للحمض النووي الريبوزي (RNA) من جزيئات غير عضوية، ولكن هناك مشكلة طويلة الأمد تتعلق بالخطوة التالية من هذه العملية. يحتاج الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA)، وهما الجزيئات الأساسية للحياة، وكذلك أغشية الخلايا الحية، إلى عمود فقري من الجزيئات الموجودة بشكل طبيعي في عنصر الفوسفور، المعروف باسم الفوسفات.

إن تركيزات الفوسفات اللازمة لتكوين الجزيئات الحيوية في المختبر أعلى بما يصل إلى مليون مرة من المستويات الموجودة عادة في الأنهار أو البحيرات أو المحيطات. وأصبح هذا يعرف باسم "مشكلة الفوسفات" في نظريات نشوء الحياة على الأرض، ويشير هذا البحث الجديد إلى أن بحيرات الصودا يمكن أن تكون الحل.

وقال ديفيد كاتلينج، كبير الباحثين وأستاذ علوم الأرض والفضاء بجامعة واشنطن، في بيان: "أعتقد أن بحيرات الصودا هذه توفر حلاً لمشكلة الفوسفات". "إجابتنا تبعث على الأمل: هذه البيئة يجب أن تحدث في بداية الأرض، وربما على كواكب أخرى، لأنها مجرد نتيجة طبيعية للطريقة التي تتكون بها أسطح الكواكب وكيفية عمل كيمياء المياه."

لماذا تعتبر بحيرات الصودا مهدا محتملا للحياة؟

بالإضافة إلى المستويات العالية من الكربونات الذائبة والصوديوم، تحتوي بحيرات الصودا أيضًا على كميات كبيرة من الفوسفات، حيث كشفت دراسة أجريت عام 2019 أن تركيزات هذه الجزيئات في هذه المسطحات المائية الصغيرة يمكن أن تكون أكبر بما يصل إلى مليون مرة من تلك الموجودة في المسطحات النموذجية من الماء. وهذا يعني أن بحيرات الصودا يمكن أن تكون المواقع المثالية لظهور جزيئات الحياة الرئيسية.

ولاختبار ذلك، شرعت جامعة واشنطن في فحص بحيرة صودا كندية، تسمى لاست تشانس، وهي بحيرة غامضة يبلغ عمقها (30 سم) في مقاطعة كولومبيا البريطانية، وتحتوي على أعلى مستوى معروف للفوسفات في التسعينيات.

لا تحتوي بحيرة لاست تشانس على صخور بازلتية بركانية في قاعها فحسب، بل إنها تشهد أيضًا مناخًا جافًا وعاصفًا يحافظ على انخفاض مستويات المياه وتركيز المركبات الذائبة عن طريق تبخر المياه الواردة بسرعة.

وقال سيباستيان هاس، عضو الفريق وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن: "ما أردنا أن نفهمه هو لماذا ومتى يمكن أن يحدث هذا على الأرض القديمة، من أجل توفير مهد لأصل الحياة".

وبعد فحص عينات الماء ورواسب البحيرة والقشرة المالحة الموجودة في بحيرة لاست تشانس لفهم كيمياء البحيرة، وجد الفريق أن الكالسيوم اتحد مع كميات وفيرة من الكربونات والمغنيسيوم لتكوين الدولوميت.

وهذا يختلف عن الوضع في البحيرات الأخرى حيث عادة ما يرتبط الفوسفات بالكالسيوم لتكوين فوسفات الكالسيوم، الذي يشكل المينا على أسناننا وهو غير قابل للذوبان، ما يستنزف مستويات الفوسفات.

نتيجة لاحتجاز الكالسيوم في الدولوميت في بحيرة لاست تشانس، هناك الكثير من بقايا الفوسفات الحر؛ إذا تم العثور على هذه الظروف في برك المياه منذ حوالي 4 مليارات سنة، فإن هذا من شأنه أن يسمح للمكونات الرئيسية لأصل كيمياء الحياة بالوجود بالتركيزات العالية اللازمة.

لم يجد الفريق فقط أن بحيرة الفرصة الأخيرة تشير إلى أن بحيرات الصودا هي مرشحة قوية للمواقع التي يمكن أن تكون قد بدأت فيها الحياة على الأرض، لكنهم يتوقعون أن تكون ظروف هذه البحيرات شائعة في أجسام النظام الشمسي الأخرى وعبر الكواكب خارج النظام الشمسي. الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو الكواكب الخارجية.

وقال هاس: "درسنا البيئة الطبيعية التي ينبغي أن تكون مشتركة في جميع أنحاء النظام الشمسي". "تنتشر الصخور البركانية على أسطح الكواكب، لذلك من الممكن أن تكون كيمياء الماء نفسها قد حدثت ليس فقط على الأرض المبكرة، ولكن أيضًا على المريخ المبكر وأوائل كوكب الزهرة إذا كان الماء السائل موجودًا."

ونشر هذا البحث في مجلة Nature Communications Earth & Environment.

اقرأ أيضا:

20 صورة مقربة تكشف لنا خبايا العالم الذي لا نراه

العلم يحسم الجدل.. من الفائز اللحوم أم البروتينات النباتية؟

العلم يكشف: سقوط أسطورة فيتامين (د)