الرئيسيةعريقبحث

بصمة حيوية

☰ جدول المحتويات

البصمة الحيوية (Biosignature)‏ هي أي محتوى أو عينة - على سبيل المثال؛ العناصر أو النظائر أو الجزئيات أو الأحداث التي توفر دليلا علميا على حياة سابقة أو حالية.[1][2][3].وتشمل خصائص الحياة القابلة للقياس هياكلها الفيزيائية والكيميائية المعقدة، وكذلك استخدامها للطاقة الحرة وإنتاج كتلة حيوية ومخلفات. ونظرا لخصائصه الفريدة، يمكن تفسير التسمم البيولوجي بأنه قد تم إنتاجه من قبل الكائنات الحية. ومع ذلك، من المهم ألا تعتبر البصمة الحيوية حاسمة لأنه لا توجد وسيلة مسبقة لمعرفة تلك البصمات الحيوية العامة للحياة والتي هي فريدة من نوعها لظروف مميزة للحياة على الأرض.[4] وبالرغم من ذلك فأنة من المعروف أن أشكال الحياة تطرح مواد كيميائية فريدة من نوعها، بما في ذلك الحمض النووي، في البيئة كدليل على وجودها في موقع معين.[5]

في علم الأحياء الجيولوجية

السجل القديم على الأرض يوفر فرصة لمعرفة ما هي التوقيعات الجيوكيميائية التي تنتجها الحياة الميكروبية وكيف يتم الحفاظ على هذه التواقيع على مدى الزمن الجيولوجي. بعض التخصصات ذات الصلة مثل الكيمياء الجيولوجية، وعلم الأحياء الأرضية، وعلم الأحياء الجيولوجية غالبا ما تستخدم البصمات الحيوية لتحديد ما إذا كانت الكائنات الحية موجودة أو كانت موجودة في العينة. وتشمل هذه التوصيفات المحتملة ما يلي: (أ) الأحافير الدقيقة والستروماتوليت؛ (ب) الهياكل الجزيئية (المؤشرات الحيوية) والتراكيب النظيرية للكربون والنيتروجين والهيدروجين في المادة العضوية؛ (ج) نسب متعددة من نظائر الكبريت والأكسجين من المعادن؛ و (د) علاقات الوفرة والتراكيب النظيرية لأكسدة المعادن الحساسة (مثل الحديد، الموليبدنوم، الكروم، والعناصر الأرضية النادرة).[6][7]

فعلى سبيل المثال، يمكن أن تشير الأحماض الدهنية المعينة المقاسة في عينة إلى أنواع البكتيريا والبكتيريا القديمةء التي تعيش في تلك البيئة. مثال آخر هو الكحول الدهني طويل السلسلة مع أكثر من 23 ذرة التي تنتجها عوالق البكتيريا .[8].

في علم الأحياء الفلكية

أقترح بعض الباحثين أن هذه الهياكل المجهرية على نيزك المريخ تلال ألان 84001 يمكن أن تكون بكتيريا متحجرة.[9][10]

ويستند استكشاف علم الأحياء الفلكي على فرضية أن البصمة الحيوية التي تصادف في الفضاء سيتم التعرف عليها كحياة خارج الأرض. وتحدد فائدة البصمة الحيوية، ليس فقط من خلال أرجحية الحياة التي تخلقها، ولكن أيضا من قبل اللاحتمالية للعمليات غير البيولوجية (غير الحيوية) التي تنتجها.[11]

مثال على هذا النوع البيولوجي قد يكون عبارة عن جزيئات عضوية معقدة أو هياكل يكون تشكيلها غير قابل للتحقق منة عمليا في ظل غياب الحياة. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تشمل بعض فئات التوزيعات البيولوجية ما يلي: التشكل الخلوي والخالي من الجزيئات، والجزيئات الحيوية في الصخور، والهياكل الجزيئية الحيوية العضوية، والمعادن الحيوية، وأنماط النظائر المستقرة الحيوية في المعادن والمركبات العضوية، والغازات الجوية، والميزات القابلة للكشف عن بعد السطوح الكوكبية، مثل أصباغ التمثيل الضوئي.[11]

بيد أن البصمة الحيوية لا تحتاج إلى أن تكون كيميائية، ويمكن أيضا أن تشير إليها بصمة مغناطيسية مميزة.[12] ويمكن أن يكون التشكيل البيولوجي المحتمل الآخر مورفولوجي لأن شكل وحجم بعض الأجسام قد يشير إلى وجود حياة سابقة أو حاضرة. على سبيل المثال، بلورات المغنطيس المجهرية في نيزك المريخ ALH84001. وتشمل الملاحظات العلمية إمكانية تحديد البصمة الحيوية من خلال المراقبة غير المباشرة. على سبيل المثال، المعلومات الكهرمغنطيسية من خلال تليسكوبات الأشعة تحت الحمراء، والتلسكوبات الراديوية، والتلسكوبات الفضائية.[13][14]

الغلاف الجوي

على مدى مليارات السنين، عمليات الحياة على كوكب من شأنها أن تؤدي إلى مزيج من المواد الكيميائية على خلاف أي شيء يمكن أن يتشكل في توازن كيميائي عادي[15][16] على سبيل المثال، كميات كبيرة من الأكسجين وكميات صغيرة من الميثان تتولد من الحياة على الأرض.كذلك، فإن طيف انعكاس -أو لون كوكب خارج المجموعة الشمسية- قد يعطي أشارات على وجود مستعمرات واسعة من أشكال الحياة على سطحه.[17][18][19][20]

بعثات فايكنغ إلى المريخ

كارل ساغان بجوارنموذج لمسبار فايكنج

قامت بعثات فايكنغ إلى المريخ في السبعينيات بإجراء التجارب الأولى ة التي صممت خصيصا للبحث عن البصمات الحيوية على كوكب آخر. كلا المسبارين حملت ثلاثة تجارب للكشف عن الحياة والبحث عن علامات التمثيل الغذائي. ومع ذلك، تم الإعلان عن نتائج "غير حاسمة".[21][22][23][24][25]

مختبر علوم المريخ

بعثة مختبر علوم المريخ، تقيم حاليا الإمكانية السابقة والحالية المحتملة لبيئة المريخ، وهي تحاول الكشف عن البصمات الحيوية على سطح المريخ.[3]

في 24 يناير 2014، ذكرت وكالة ناسا أن الدراسات الحالية من قبل أبورتيونيتي وكيوريوسيتي روفر (مارس روفر) على كوكب المريخ تحبث الآن عن أدلة على الحياة القديمة، بما في ذلك المحيط الحيوي على أساس الكائنات الحية الدقيقة ذاتية التغذية،كيميائي التغذية /جمادي التغذية .وكذلك المياه القديمة والسهول والأنهار أو البحيرات القديمة التي قد تكون صالحة للسكن.[26][27][28][29]

مقالات ذات صلة

مراجع

  1. Steele; Beaty; et al. (September 26, 2006). "Final report of the MEPAG Astrobiology Field Laboratory Science Steering Group (AFL-SSG)" . The Astrobiology Field Laboratory. U.S.A.: the Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG) - NASA. صفحة 72.
  2. "Biosignature - definition". Science Dictionary. 2011. مؤرشف من الأصل في 17 مارس 201212 يناير 2011.
  3. Summons, Roger E.; Jan P. Amend; David Bish; Roger Buick; George D. Cody; David J. Des Marais; Dromart, G; Eigenbrode, J. L.; Knoll, A. H.; Sumner, D. Y. (23 February 2011). "Preservation of Martian Organic and Environmental Records: Final Report of the Mars Biosignature Working Group" ( كتاب إلكتروني PDF ). Astrobiology. 11 (2): 157–81. Bibcode:2011AsBio..11..157S. doi:10.1089/ast.2010.0506. PMID 21417945. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 28 نوفمبر 201922 يونيو 2013.
  4. Carol Cleland; Gamelyn Dykstra; Ben Pageler (2003). "Philosophical Issues in Astrobiology". NASA Astrobiology Institute. مؤرشف من الأصل في 5 مارس 201215 أبريل 2011.
  5. Zimmer, Carl (January 22, 2015). "Even Elusive Animals Leave DNA, and Clues, Behind". نيويورك تايمز. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2018.
  6. "SIGNATURES OF LIFE FROM EARTH AND BEYOND". Penn State Astrobiology Research Center (PSARC). Penn State. 2009. مؤرشف من الأصل في 23 أكتوبر 201814 يناير 2011.
  7. Tenenbaum, David (July 30, 2008). "Reading Archaean Biosignatures". NASA. مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2014.
  8. Fatty alcohols - تصفح: نسخة محفوظة 23 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  9. Crenson, Matt (2006-08-06). "After 10 years, few believe life on Mars". أسوشيتد برس (on usatoday.com). مؤرشف من الأصل في 18 أغسطس 201206 ديسمبر 2009.
  10. McKay, David S.; Gibson Jr, Everett K.; Thomas-Keprta, Kathie L.; Vali, Hojatollah; Romanek, Christopher S.; Clemett, Simon J.; Chillier, Xavier D. F.; Maechling, Claude R.; Zare, Richard N.; et al. (1996). "Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001". Science. 273 (5277): 924–930. Bibcode:1996Sci...273..924M. doi:10.1126/science.273.5277.924. PMID 8688069.
  11. Rothschild, Lynn (September 2003). "Understand the evolutionary mechanisms and environmental limits of life". NASA. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 201113 يوليو 2009.
  12. Wall, Mike (13 December 2011). "Mars Life Hunt Could Look for Magnetic Clues". Space.com. مؤرشف من الأصل في 4 أبريل 2019.
  13. Gardner, James N. (February 28, 2006). "The Physical Constants as Biosignature: An anthropic retrodiction of the Selfish Biocosm Hypothesis". Kurzweil. مؤرشف من الأصل في 23 أكتوبر 2018.
  14. "Astrobiology". Biology Cabinet. September 26, 2006. مؤرشف من الأصل في 11 يناير 201917 يناير 2011.
  15. "Artificial Life Shares Biosignature With Terrestrial Cousins". The Physics arXiv Blog. MIT. 10 January 201114 يناير 2011.
  16. Seager, Sara; Bains, William; Petkowski, Janusz (20 April 2016). "Toward a List of Molecules as Potential Biosignature Gases for the Search for Life on Exoplanets and Applications to Terrestrial Biochemistry". Astrobiology. 16 (6): 465–85. doi:10.1089/ast.2015.1404. PMID 27096351. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 201707 مايو 2016.
  17. Berdyugina, Svetlana V.; Kuhn, Jeff; Harrington, David; Santl-Temkiv, Tina; Messersmith, E. John (January 2016). "Remote sensing of life: polarimetric signatures of photosynthetic pigments as sensitive biomarkers". International Joural of Astrobiology. 15 (1): 45–56. Bibcode:2016IJAsB..15...45B. doi:10.1017/S1473550415000129.
  18. Hegde, Siddharth; Paulino-Lima, Ivan G.; Kent, Ryan; Kaltenegger, Lisa; Rothschild, Lynn (31 March 2015). "Surface biosignatures of exo-Earths: Remote detection of extraterrestrial life". PNAS. 112 (13): 3886–3891. Bibcode:2015PNAS..112.3886H. doi:10.1073/pnas.1421237112. PMC . PMID 25775594. مؤرشف من الأصل في 21 سبتمبر 201811 مايو 2015.
  19. Cofield, Calla (30 March 2015). "Catalog of Earth Microbes Could Help Find Alien Life". Space.com. مؤرشف من الأصل في 07 يوليو 201811 مايو 2015.
  20. Claudi, R.; Erculiani, M.S. (January 2015). "SIMULATING SUPER EARTH ATMOSPHERES IN THE LABORATORY" ( كتاب إلكتروني PDF ). مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 10 يناير 202007 مايو 2016.
  21. Beegle, Luther W.; Wilson, Michael G.; Abilleira, Fernando; Jordan, James F.; Wilson, Gregory R.; et al. (August 2007). "A Concept for NASA's Mars 2016 Astrobiology Field Laboratory". Astrobiology. 7 (4): 545–577. Bibcode:2007AsBio...7..545B. doi:10.1089/ast.2007.0153. PMID 17723090. مؤرشف من الأصل في 10 يناير 202020 يوليو 2009.
  22. Levin, G and P. Straaf. 1976. Viking Labeled Release Biology Experiment: Interim Results. Science: vol: 194. pp: 1322-1329.
  23. Chambers, Paul (1999). Life on Mars; The Complete Story. London: Blandford.  . مؤرشف من في 10 يناير 2020.
  24. Klein, Harold P.; Levin, Gilbert V.; Levin, Gilbert V.; Oyama, Vance I.; Lederberg, Joshua; Rich, Alexander; Hubbard, Jerry S.; Hobby, George L.; Straat, Patricia A.; Berdahl, Bonnie J.; Carle, Glenn C.; Brown, Frederick S.; Johnson, Richard D. (1976-10-01). "The Viking Biological Investigation: Preliminary Results". Science. 194 (4260): 99–105. Bibcode:1976Sci...194...99K. doi:10.1126/science.194.4260.99. PMID 17793090. مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2009.
  25. ExoMars rover - تصفح: نسخة محفوظة 19 أكتوبر 2012 على موقع واي باك مشين.
  26. Grotzinger, John P. (January 24, 2014). "Introduction to Special Issue - Habitability, Taphonomy, and the Search for Organic Carbon on Mars". ساينس. 343 (6169): 386–387. Bibcode:2014Sci...343..386G. doi:10.1126/science.1249944. PMID 24458635. مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 201524 يناير 2014. نسخة محفوظة 17 أكتوبر 2015 على موقع واي باك مشين.
  27. Various (January 24, 2014). "Special Issue - Table of Contents - Exploring Martian Habitability". ساينس. 343 (6169): 345–452. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 201524 يناير 2014. نسخة محفوظة 18 ديسمبر 2015 على موقع واي باك مشين.
  28. Various (January 24, 2014). "Special Collection - Curiosity - Exploring Martian Habitability". ساينس. مؤرشف من الأصل في 09 ديسمبر 201924 يناير 2014.
  29. Grotzinger, J. P.; et al. (January 24, 2014). "A Habitable Fluvio-Lacustrine Environment at Yellowknife Bay, Gale Crater, Mars". ساينس. 343 (6169): 1242777. Bibcode:2014Sci...343A.386G. doi:10.1126/science.1242777. PMID 24324272. مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 201524 يناير 2014. نسخة محفوظة 17 أكتوبر 2015 على موقع واي باك مشين.

موسوعات ذات صلة :