คำถามเร่งด่วนทางวิทยาศาสตร์บางข้อเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของชีวิตบนโลก รูปแบบแรกของชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไรจากสภาพที่ดูเหมือนเป็นศัตรูที่ทำให้โลกของเรามีประวัติความเป็นมามาก สิ่งที่ทำให้กระโดดจากสิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายเซลล์เดียวไปสู่สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งประกอบด้วยเซลล์จำนวนมากที่ทำงานร่วมกันเพื่อเผาผลาญหายใจและทำซ้ำ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคยใครจะแยก“ ชีวิต” ออกจากสถานที่แรกในชีวิตได้อย่างไร?
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮาวายที่ Manoa เชื่อว่าพวกเขาอาจมีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านั้นอย่างน้อยหนึ่งคำถาม ทีมวิจัยกล่าวว่าการสร้างเซลล์สำคัญที่เรียกว่ากลีเซอรอลอาจเกิดขึ้นครั้งแรกผ่านปฏิกิริยาทางเคมีในอวกาศระหว่างดวงดาว
กลีเซอรอลเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ในเซลล์สัตว์นี้เยื่อหุ้มเซลล์จะใช้รูปแบบของฟอสโฟลิปิดบิเดอเรียมซึ่งเป็นเมมเบรนสองชั้นที่ทำหน้าที่เป็นกรดไขมันที่กันน้ำระหว่างแผ่นเปลือกด้านนอกและด้านในของโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ เมมเบรนชนิดนี้ช่วยให้สภาพแวดล้อมในน้ำภายในเซลล์ยังคงแยกจากกันและปกป้องจากโลกภายนอกที่มีน้ำคล้ายกัน กลีเซอรอลเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของฟอสโฟไลปิดแต่ละรูปแบบเพราะมันจะสร้างกระดูกสันหลังระหว่างส่วนที่เป็นลักษณะสองอย่างของโมเลกุลนั่นคือหัวโพลาร์ที่ละลายในน้ำและหางที่ไม่มีขั้ว
นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าเยื่อหุ้มเซลล์เช่นสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บนโลก อย่างไรก็ตามโครงสร้างที่ซับซ้อนของพวกมันต้องการสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงมากกล่าวคือแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียมต่ำหนึ่งตัวที่มีค่า pH เป็นกลางและมีอุณหภูมิคงที่ สภาวะที่สมดุลเหล่านี้จะยากที่จะเกิดขึ้นบนโลกยุคก่อนประวัติศาสตร์
ร่างน้ำแข็งเกิดในอวกาศระหว่างดวงดาวเสนอสถานการณ์ทางเลือก นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโมเลกุลอินทรีย์เช่นกรดอะมิโนและสารตั้งต้นของไขมันในอุกกาบาต Murchison ที่ลงจอดในออสเตรเลียเมื่อปี 2512 แม้ว่าแนวคิดนี้จะยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่ก็มีความเป็นไปได้ที่กลีเซอรอล
โดยทั่วไปแล้วอุกกาบาตจะเกิดจากเศษวัสดุเล็ก ๆ ในเมฆโมเลกุลเย็นพื้นที่ของก๊าซไฮโดรเจนและฝุ่นระหว่างดวงดาวซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์ ขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ผ่านก้อนเมฆธัญพืชเหล่านี้จะสะสมชั้นของน้ำแช่แข็งเมทานอลคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ เมื่อเวลาผ่านไปรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงและรังสีคอสมิกจะทิ้งเศษน้ำแข็งและก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้แกนแช่แข็งของพวกมันแข็งขึ้นด้วยสารประกอบอินทรีย์ ต่อมาเมื่อดาวฤกษ์ก่อตัวและวัตถุรอบข้างตกลงสู่วงโคจรรอบตัวพวกมันน้ำแข็งและโมเลกุลอินทรีย์ที่พวกมันบรรจุอยู่จะถูกรวมเข้าไปในร่างกายที่เป็นหินขนาดใหญ่เช่นอุกกาบาต อุกกาบาตสามารถชนเข้ากับดาวเคราะห์อย่างพวกเราได้
เพื่อทดสอบว่ากลีเซอรอลสามารถสร้างขึ้นได้หรือไม่โดยการแผ่รังสีพลังงานสูงซึ่งโดยทั่วไปจะถล่มน้ำแข็งระหว่างดวงดาวทีมงานของมหาวิทยาลัยฮาวายได้ออกแบบอุกกาบาตของตนเอง: น้ำแข็งเมทานอลเย็นเล็กน้อยถึง 5 องศาเคลวิน นักวิทยาศาสตร์พบว่าโมเลกุลของเมทานอลภายในไอซีเอนั้นจริง ๆ แล้วเปลี่ยนเป็นกลีเซอรอล
ในขณะที่การทดลองนี้ดูเหมือนจะประสบความสำเร็จนักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าแบบจำลองห้องปฏิบัติการของพวกเขาไม่ได้จำลองสภาพในอวกาศระหว่างดวงดาวอย่างแน่นอน ยกตัวอย่างเช่นเมธานอลประกอบไปด้วยน้ำแข็งในหินอวกาศประมาณ 30% เท่านั้น งานในอนาคตจะตรวจสอบผลกระทบของการแผ่รังสีพลังงานสูงต่อแบบจำลองที่ทำจากน้ำเป็นหลัก อิเล็กตรอนพลังงานสูงที่ถูกยิงในห้องทดลองนั้นไม่ใช่ทางเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับรังสีคอสมิคแท้และไม่ได้เป็นตัวแทนของผลกระทบต่อน้ำแข็งที่อาจเกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตในอวกาศระหว่างดวงดาว
จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถสรุปทั่วโลกได้ อย่างไรก็ตามการศึกษาครั้งนี้และรุ่นก่อนนั้นมีหลักฐานที่น่าสนใจว่าชีวิตที่เรารู้ว่ามันอาจมาจากข้างบน
