ببتيدات قصيرة تتخذ بنى مستقرة في سحب الزهرة الحمضية: ماذا تكشف دراسة MIT؟

لم تعد بيئة سحب الزهرة، المؤلفة من قطيرات تحوي نحو 98% من حمض الكبريتيك، تعني بالضرورة استحالة بقاء كل البنى العضوية المعقدة. فقد أظهرت دراسة لباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أن ببتيدات قصيرة منتقاة ظلت مستقرة لأسابيع، واتخذت طيات ثلاثية الأبعاد محددة شبيهة بـ«حلقة أوميغا» في هذا الوسط شديد الحموضة. لكن هذه النتيجة تجعل كيمياء عضوية معقدة أكثر قابلية للتصور فحسب؛ ولا تشكّل دليلاً على وجود حياة حالية على الزهرة. 6

ما الذي وجدته الدراسة؟

استخدم الفريق مطيافية الرنين المغناطيسي النووي في المحاليل (NMR) عالية المجال لفحص الببتيدات في حمض كبريتيك شبه نقي. ولم يكن ما رصده الباحثون مجرد بقايا جزيئية عابرة أو سلاسل عشوائية؛ إذ حافظت ببتيدات مختارة على تركيبها الكيميائي وأظهرت طيات متكررة ومحددة ثلاثية الأبعاد. 6

و«حلقة أوميغا» هي نمط طيّ مدمج وغير منتظم في الببتيدات والبروتينات. أهميته أن الوظيفة البيولوجية أو الشبيهة بالبيولوجية تحتاج عادةً إلى شكل ثابت ومحدد، لا إلى مجرد جزيئات لا تتحلل. 6

لماذا لا يقطع الحمض الروابط الببتيدية بالضرورة؟

التفسير الكيميائي المرجح يتصل بندرة الماء. فالشطر الحمضي للرابطة الببتيدية يحدث عبر التحلل المائي، وهي عملية تحتاج إلى الماء بوصفه المتفاعل الذي يهاجم الرابطة. وعندما لا يشكّل الماء سوى جزء ضئيل من محلول حمض الكبريتيك بتركيز يقارب 98%، قد لا تكفي بروتنة الرابطة بالحمض وحدها لجعل قطعها فعالاً.

غير أن هذا تفسير آلي محتمل، وليس قاعدة تضمن بقاء كل ببتيد. فاختبارات سابقة شملت 20 ثنائي ببتيد متماثل أظهرت أن معظمها خضع للتحلل في الوسط الحمضي خلال أسابيع في ظروف ذات صلة بسحب الزهرة، مع وجود استثناءات مستقرة. 3

كيف أظهر NMR أن الحمض يساعد في الطي؟

أشارت أطياف NMR إلى تشكلات محددة وتآثرات تتسق مع انتظام جزيئات حمض الكبريتيك حول الببتيدات ومساهمتها في تثبيت طياتها. أي إن المذيب، بدلاً من أن يكون عامل تدمير وحسب، قد يعمل كأنه سقالة جزيئية تدعم البنية المطوية. 6

وهذا يقلب الحدس المستمد من كيمياء الحياة على الأرض، حيث الماء هو الوسط المعتاد لتشكل البنى الحيوية. إلا أن النتائج لا تقدم بعد وصفاً مجهرياً كاملاً لكيفية حصول ذلك في جميع تسلسلات الببتيدات. 6

امتداد لنتائج سابقة حول كيمياء الزهرة

تندرج الدراسة ضمن برنامج بحثي بدأ في 2020 واستخدم NMR في حمض كبريتيك شبه نقي، ورصد بقاء لبنات بناء الأحماض النووية والدهون والأحماض الأمينية. 6

وفي أعمال لاحقة، بقيت قواعد الأدينين والسيتوسين والغوانين والثايمين واليوراسيل، إلى جانب البيورين والبيريميدين وقواعد مرتبطة بها، مستقرة لأكثر من سنة في حمض الكبريتيك المركز عند درجة حرارة الغرفة. 2

لذلك لا يقتصر التقدم الجديد على أن «مكوّنات» الجزيئات الحيوية يمكن أن تصمد؛ بل يشير إلى أن بوليمرات قصيرة من الأحماض الأمينية تستطيع الاحتفاظ بهندسة منظمة، وهي خطوة إضافية مهمة قبل أي وظيفة جزيئية محتملة. 6

ماذا تعني النتائج للحياة في سحب الزهرة؟

تضعف الدراسة فكرة أن سحب حمض الكبريتيك على الزهرة عقيمة كيميائياً على نحو مطلق. وهي تدعم احتمال وجود كيمياء عضوية معقدة، وربما أنظمة بيولوجية لا تعتمد على الماء، في طبقة السحب ذات الحرارة الأكثر اعتدالاً نسبياً. لكنها لا تثبت وجود أيض أو تكاثر أو تطور أو كائنات حية قائمة هناك. 6

الحمض النووي الببتيدي هدف للاختبارات المقبلة

يُعد الحمض النووي الببتيدي (PNA) هدفاً منطقياً تالياً، لأنه يجمع قواعد الأحماض النووية مع عمود فقري شبيه بالببتيدات. وتشير النتائج الأولية إلى تحلل جزئي يعتمد على التسلسل: تراوح فقدان PNA سداسي الوحدات بين 0.4% و28.6% بعد 14 يوماً في حمض كبريتيك بتركيز 98% عند نحو 25 درجة مئوية، فيما أدى تجاوز 80 درجة مئوية إلى تحلل كامل. 1

بعثات «مورنينغ ستار» والبحث عن عوالم قابلة للسكن

تعطي هذه النتائج برنامج بعثات الزهرة «مورنينغ ستار» مبرراً أقوى لتحليل تركيب قطيرات السحب والبحث عن جزيئات عضوية أو اختلالات كيميائية، بدلاً من افتراض أن سحب حمض الكبريتيك لا يمكن أن تضم كيمياء معقدة ذات صلة. وهذا أولوية بحثية تستنتج من الدراسة، لا توقع لنتيجة بعينها من بعثة محددة. 6

وعلى نطاق أوسع، تقترح النتائج ألا يقتصر البحث عن القابلية للسكن على نسخ شبيهة بالأرض ذات ماء سائل على السطح. فقد تستحق الكواكب ذات السحب الحمضية أو العوالم الشبيهة بالزهرة دراسة أوسع، مع التذكير بأن ثبات الجزيئات وحده أبعد بكثير من إثبات أن عالماً ما صالح للحياة. 6