تُحدي الدكتورة بيتول كاچار، عالمة الأحياء الفلكية، طريقة تفكيرنا في الماضي! 🔬 تقول: “نحن نُعتبر الماضي حالةً فاشلةً، غير ذي صلةٍ بالحاضر. لكن هذا غير صحيح على الإطلاق.”

لقد تطوّرتُ بفهمي مع حديث الدكتورة كاچار! 💡 فالموضوع ليس فقط بأهمية الماضي، بل بكيفية فهمنا له. غالبًا ما نرى التطور على أنه نجاح أو فشل. لكن الدكتورة كاچار تُغيّر هذا المنظور! بالنسبة لها، الماضي قوةٌ حيةٌ تُشكّل حاضرنا ومستقبلنا.

لقد شغلتُ أفكار الدكتورة كاچار حول تقاطع العلم والفلسفة لسنواتٍ طويلة. في مختبرها بجامعة ويسكونسن، تُدرس أصول الحياة من خلال دراسة البروتينات – الإنزيمات! 🧬 هذه الإنزيمات ظهرت وتكيّفت عبر مليارات السنين. من خلال إحياء الإنزيمات القديمة، يكتشفون رؤىً قيّمةً عن كيفية عمل الحياة وكيفية تفكيرنا في المستقبل.

أعمال الدكتورة كاچار ملهمة! ✨ ما لفت انتباهي ليس فقط أبحاثها، بل أيضًا أسلوبها في التحدث عن الموضوع. تُركز على الآليات العلمية (التفاعلات الكيميائية، الأشجار التطورية) ولكنها تُسلط الضوء على الاستمرارية والصلة بين الماضي والحاضر والمستقبل.

لقد ألهمتْ الدكتورة كاچار طرح “أسئلة كبيرة وجريئة” حول أصول الحياة. أسئلةٌ تُشبه تلك التي طرحها أسلافنا عن النجوم ووجود الحياة في أماكن أخرى! 🚀 وهي أسئلةٌ تحتاج إلى مجال علمي جديد، ولهذا أنشأتْ هذا المجال! 👩‍🔬رابط المنشور والمؤسسات العلمية المرموقة لاحظتْ هذه الأفكار الرائدة.

في يناير، حصلتْ على منحةٍ بقيمة 1.3 مليون دولار من مؤسسة كيك لدعم مشاريعها الجريئة! 💸 ووافقتْ جامعة ويسكونسن على دعمها للمشروع، مما يُتيحها التعمّق في هذا البحث الرائد.

تفاصيل المشروع

يُركز مشروعها “الماضي كبداية: التحضير لمستقبلٍ غير مُؤكد” على إنزيم النيتروجيناز. ⚙️ إنزيمٌ حاسمٌ في البكتيريا يُحوّل النيتروجين الجوي إلى شكلٍ قابلٍ للاستخدام بيولوجيًا!

ستُستخدم مجموعة من الطرق الحديثة لعكس هندسة إنزيم النيتروجيناز ودراسة تطوره عبر فتراتٍ رئيسية من الاضطراب البيئي في تاريخ الأرض. 🌎 ويهدف هذا البحث إلى فهم كيفية استجابة الإنزيم لهذه الفترات الحرجة.

لماذا النيتروجين؟

الكربون هو المكون الأساسي في الكيمياء العضوية، لكن النيتروجين له أهمية كبيرة في الحياة! 🧬 إنه مكونٌ أساسيٌ في الحمض النووي، البروتينات، والكلوروفيل. لكن النيتروجين صعبٌ الحصول عليه، حيث يوجد بشكلٍ رئيسي على شكل غازٍ خامِل. 🌫️ يُحوّله إنزيم النيتروجيناز في البكتيريا المُثبتة للنيتروجين إلى شكلٍ قابل للاستخدام.

يُثير إنزيم النيتروجيناز اهتمامًا خاصًا نظرًا لطوله العمر ومقاومته. تقول الدكتورة كاچار: “يوجد سبعة أو ثمانية إنزيمات مختلفة على الأقل تُثبت الكربون من الغلاف الجوي، لكن النيتروجيناز هو الوحيد الذي تطوّر منذ حوالي 2.7 مليار سنة. يُشير هذا الطول في العمر إلى وجود شيء مهم حول كيفية حلّ الحياة لهذه المشكلة منذ وقتٍ مبكر”.

إعادة هندسة الإنزيمات

يسعى فريق الدكتورة كاچار إلى فهم كيفية تطور إنزيم النيتروجيناز من خلال “إعادة هندسة” نسخ قديمة من الإنزيم. 🔄 ستُجرى هذه التجارب لمعرفة كيفية استجابته للتغيرات البيئية على الأرض.

ستُستخدم تقنيات علم الأحياء الحسابي لِمُقارنة تسلسلات الحمض النووي والبروتيني لِمعرفة كيف كان شكل إنزيم النيتروجيناز في الماضي البعيد. ✨ ثم، سيُجرى تركيب واختبار هذه الإنزيمات القديمة في المختبر لإحياء الأحافير الجزيئية.

ستُوضع الإنزيمات المُعاد تركيبها في الجدول الزمني الجيولوجي للأرض لاختبار سؤال أساسي: هل تطور النيتروجيناز استجابة للتغيرات البيئية؟ 🗓️ سوف تُقدم الإجابة على هذا السؤال رؤىً قيّمةً حول القدرة على التحمل والتطور.

يُعد حدث التأكسد العظيم أحد الأحداث الرئيسية التي تهم الدكتورة كاچار. فترة زمنية حدثت بين 2.1 و 2.5 مليار سنة مضت، وارتفعت فيها مستويات الأكسجين الجوي والبحري بشكل كبير. 😮 لقد كانت فترة اضطراب بيئي هائل! 🌪️ ولكن، نجح إنزيم النيتروجيناز في تجاوزها!

“نعلم أن البكتيريا المُثبتة للنيتروجين ناجت من هذا الحدث، لكننا لا نعلم ما إذا تغير إنزيم النيتروجيناز خلال تلك الفترة أم لا،” تقول الدكتورة كاچار. “هل تطوّر بشكلٍ خفي لتُؤدي وظيفتها في بيئة مختلفة، أم أن الحياة تجاوزته ببساطة؟ هذا ما نحاول معرفته.”

أصل الحياة

من خلال دراسة إنزيم النيتروجيناز، قد تُساعد أعمال الدكتورة كاچار على فهم قدرة الحياة على الاستمرار في أي مكان في الكون! 🌌 كما تُجري أبحاثًا مع وكالة ناسا حول ظروف الحياة خارج كوكب الأرض.

“نحن ننظر في سؤالين رئيسيين: ما هي الظروف والكيمياء اللازمة لدعم الحياة؟ وإذا وجدنا هذه الظروف، هل يجب أن نتوقع أن تستجيب الحياة بنفس الطريقة التي فعلتها على الأرض؟” تسأل الدكتورة كاچار. “السؤال الآخر هو: إذا تم تلبية كل شرط ضروري، هل تظهر الحياة دائمًا، أم أن هناك شيئًا آخر نفتقده؟”

تُثير أعمال الدكتورة كاچار أسئلةً كبيرةً حول مستقبلنا على الأرض! 🌍 ولكن، قد تُساهم هذه الأبحاث في التغييرات الكبيرة على الزراعة في المستقبل القريب! 🌱

من الآثار العملية لمشروعها إمكانية ثورة زراعةٍ مستدامة! 🌾 ويمكن أن تساعدنا في مواجهة التحديات المُلحة مثل تغير المناخ.

النيتروجين الاصطناعي

تعتمد الزراعة بشكل كبير على الأسمدة الاصطناعية التي تُنتج من خلال عملية هابر-بوش، عملية شديدة الاستهلاك للطاقة وتُساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. 🏭 يسعى الباحثون للبحث عن بدائلٍ أكثر استدامةٍ مُستوحاةٍ من الطبيعة.

تشرح الدكتورة كاچار: “ليس الماضي بعيدًا عنا، من نواحٍ كثيرة، دراسة الماضي تعني أيضًا النظر في مستقبل الأرض”.

وختامًا، تُلهمنا الدكتورة كاچار أن ننظر إلى المستقبل بفضولٍ و حماسٍ! 🚀✨ ستُجبرنا أسئلتها على التفكير في مستقبلنا وإمكانياتنا العلمية.

المصدر: المصدر