اگزوبیولوژی

اگزوبیولوژی چیست ؟

امروزه اگر از کسی از شما بپرسد که آیا حیات بر روی سیارات دیگر و اقمار، وجود دارد یا نه، احتمالا پاسخ شما، بله‌ای قاطع خواهد بود؛ اما شاید بعد از این پاسخ، سوالاتی در ذهنمان نقش ببندد؛ سوالاتی مانند اینکه حیات در زمین چگونه آغاز شده است؟ آیا حیات در آن سوی سیاره ی ما، وجود دارد؟ چطور می‌توانیم در این زمینه تحقیق کنیم؟ و سوالات دیگری که شاید پاسخ به آنها، به سادگی آن (بله) اول، نباشد!

امروزه دامنه ادراکات ما، فراتر از محدوده منظومه‌‌شمسی و به ستارگان و ابرهای بین‌ستاره‌ای که فضای نامحدود فضا را تشکیل می‌دهند، گسترش یافته است و در اثر توسعه تکنولوژی‌های فضایی، اگزوبیولوژی ، به عنوان یک رشته علمی مطرح شده است.

اگزوبیولوژی یا برون‌زیست‌شناسی، شاخه‌ای از اخترزیست‌شناسی است.

اخترزیست‌شناسی رشته‌ای است که به بررسی حیات فراتر زمین و حیات در جهان می‌پردازد و دربرگیرنده علوم زیستی، شیمی، علوم زمین و علوم فضایی است.

امروزه تحقیقات اخترزیست‌شناسی در حال انجام است؛ چراکه زمان آن فرارسیده که با دقت بیشتری به آسمان بپردازیم. درحال حاضر فناوری‌های فضایی، با ارائه فرصتی برای کاوش در منظومه‌شمسی، جمع‌آوری نمونه‌های فرازمینی و استفاده از محیط فضا به‌عنوان ابزار، نقش مهمی در پیشبرد علم اگزوبیولوژی ایفا می کند. تحقیقات بیولوژیکی کلاسیک، تنها بر روی نمونه‌ای از حیات که تاکنون شناخته شده است، متمرکز شده است: حیات روی زمین؛ اما اگزوبیولوژی، مرزهای تحقیقات بیولوژیکی را فراتر از زمین، و تا سیارات دیگر، ستاره‌های دنباله‌دار، شهاب‌سنگ‌ها و در کل فضا، گسترش می‌دهد.

دانشمندان در سراسر جهان در حال جستجو در مورد مسائل مربوط به منشاء حیات و حیات در سایر سیاره ها هستند. سازمان ناسا نیز، دارای یک استراتژی اخترزیست‌شناسی است که در آن به بررسی و تحقیقات در زمینه‌های زیر می‌پردازد :

• طی چه مراحلی سنگ‌ها، رسوبات، ترکیبات آلی و آب به وجود آمدند و موجودات زنده با سلول‌ها و ژن‌های در حال تکثیر و توانایی تولید مثل، پدیدار شدند؟
• چه چیزی منجر به توسعه‌ی شکل‌های متفاوتی از حیات در زمین شد؟
• چگونه آب و ترکیبات آلی ضروری به سیارات و قمرها می‌رسند و چگونه با سیارات و قمرهایی که روی آنها فرود می‌آیند، تعامل دارند؟
• آیا ممکن است با بررسی مواد شیمیایی و مواد معدنی موجود در سطح سیاره‌ها متوجه شد که میکروب‌ها در آنجا زندگی می کنند یا خیر؟
• آیا ممکن است که حیات در جای دیگری بر اساس عناصری غیر از کربن و سیستمی متفاوت از DNA، وجود داشته باشد؟ آیا چنین حیاتی می تواند در اینجا روی زمین وجود داشته باشد، ولی هنوز کشف نشده است؟

در جستوجوی زندگی

در اخترزیست‌شناسی یک سوال اساسی و بی‌پاسخ  وجود دارد که در واقع زندگی چیست؟ شاید فکر کنید که پس از مدت‌ها مطالعه، این مسئله حداقل برای حیات روی زمین حل خواهد شد. یکی از تعریف‌هایی که برای توصیف زندگی استفاده می‌شود، این است: «سیستم خودپایه‌ای که قادر به تکامل داروینی است».

برخی از اخترزیست‌شناسان بر این باورند که ما تا زمانی که جایگزینی برای ساختار DNA، متابولیسم و طرح اولیه مبتنی‌بر کربن که در همه اشکال حیات مشترک است پیدا کنیم، نمی‌دانیم زندگی چیست. به عبارت دیگر، با کشف هر یک از موارد فوق در جایی غیر از زمین، که ردپایی از حیات هستند، حیات فرازمینی می‌تواند بگوید که زندگی واقعا چیست.

اصطلاح اگزوبیولوژی (برون‌زیست‌شناسی) توسط جاشوآ لدربرگ ( Jashua Lederberg)  زیست‌شناس مولکولی آمریکایی، معرفی شد. او قابلیت اکتشافات فضایی را عاملی برای بخشیدن روحی تازه به زیست‌شناسی یافت؛ چراکه توسعه نجوم، درک ما را از جهان فیزیکی گسترش داده است و امروزه با تجزیه و تحلیل ستارگان، می‌توان به جهانی بودن مفاهیم علومی چون شیمی پی‌برد .

این علم تلاش می‌کند که تاریخچه طبیعی فرآیندها و رویدادهای موثر در دگرگونی عناصر، از منشأ آنها در سنتز هسته تا مشارکت آنها در تکامل داروینی در منظومه شمسی و سیاره زمین، احیا کند. در این تلاش، دانشمندانی از رشته‌های مختلف مثل نجوم، شیمی آلی، دیرینه‌شناسی و زیرشاخه‌های مختلف زیست‌شناسی از جمله اکولوژی میکروبی و زیست‌شناسی مولکولی درگیر هستند. در واقع هدف اصلی تحقیقات اگزوبیولوژیک، دستیابی به درک بهتری از فرآیندهایی است که منجر به پیدایش، تکامل و توزیع حیات در زمین یا هر جای دیگر در جهان می‌شود.

موارد زیر، تعدادی از حوزه‌های فعالیت‌های برون‌زیست‌شناسی را بیان می کند:

• ‌مقایسه الگوی کلی تکامل شیمیایی پیش‌سازهای حیات در فضای بین ستاره‌ای، سیارات و اجرام منظومه شمسی
• ردیابی تاریخ حیات روی زمین
• رمزگشایی از محیط سیارات منظومه شمسی و بررسی امکان سکونت در آنها
• جست‌وجوی سیستم‌های سیاره‌ای دیگر در کهکشان ما و تمدن‌های فرازمینی

همچنین تکامل منظومه‌شمسی و منشاء حیات، یکی از جالب‌ترین سوالات برای بشریت است.

پرداختن به این سوالات به صورت تجربی به دلیل سختی شبیه‌سازی شرایط محیطی فضا در آزمایشگاه‌های زمینی، چالش برانگیز است. انجام آزمایش‌ها به‌طور مستقیم در فضا فرصت بزرگی را برای غلبه‌بر برخی از این موانع و احتمالاً یافتن پاسخ برای این سؤالات فراهم می‌کند.

قبل از طلوع عصر فضا، اگزوبیولوژی چه از نظر نام و چه در ماهیت وجود نداشت. با این وجود، امروزه این رشته به یک رشته علمی کاملاً پیشرفته تبدیل شده است. ناسا نقشی کلیدی در این تحول ایفا کرده است.

چرا اگزوبیولوژی اهمیت دارد؟

امروزه تکامل فیزیکی اجسام مادی مانند سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها پذیرفته‌شده است و به درک ما از جهان فیزیکی که اکنون به خوبی شناخته شده، منجر شده است. همچنین تکامل بیولوژیکی در سراسر جهان حوزه بحث حیات فرازمینی است و هدف اگزوبیولوژی افزایش دانش نسبت به منشا، تکامل و توزیع حیات در جهان است.

اگر قصد تحصیل در این رشته را دارید، می‌توانید در مقاطع ارشد و دکترای تخصصی در دانشگاه‌هایی نظیر کمبریج اقدام کنید. همچنین سازمان ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA)، کورس‌هایی در این زمینه، برگزار می‌کنند.

بنابراین اگزوبیولوژی، دانشمندان را برای یافتن پاسخ سوالاتی مانند اینکه چگونه توسعه منظومه‌شمسی و سیارات آن منجر به پیدایش حیات برروی زمین شد، چگونه تکامل سیاره‌ ما بر سیر تکامل بیولوژیکی آن تأثیر گذاشت، و اینکه آیا ممکن است حیات در سایر نقاط منظومه‌شمسی و فراتر از آن یافت شود، فرا‌می‌خواند تا بشر به درک دقیق‌تری نسبت‌به این جهان بی‌کران، برسد.

منابع 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK217840/

https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-61099-8_7

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0032063394001903

https://astrobiology.nasa.gov/about/

نویسنده: کیانا کلانتری