أحد الأسئلة العميقة التي يسعى العلماء للإجابة عليها هو ما إذا كانت الحياة موجودة على كواكب أخرى. بصفته مخترعًا وعالمًا في الكيمياء الحيوية وعالمًا في علم الأحياء الفلكي، كان إيميت تشابيل واحدًا من أوائل الذين نجحوا في تطوير اختبار بسيط لاكتشاف الحياة استنادًا إلى التلألؤ البيولوجي لليراعات. لقد امتد اختراعه وعمله في مجال الفلورسنت إلى ما هو أبعد من حدود تحديد الحياة خارج كوكب الأرض، مما ساهم بشكل كبير في تقدم مجالات مثل الطب وعلوم الأغذية والكيمياء الفلكية.
Table of Contents
السنوات المبكرة لـ إيميت تشابيل
ولد تشابيل في فينيكس بولاية أريزونا عام 1925، ونشأ في مزرعة حيث قامت عائلته بتربية الماشية وزراعة القطن. بسبب الفصل العنصري، التحق بمدرسة ابتدائية مكونة من غرفة واحدة للسود فقط، وبعد ذلك بمدرسة فينيكس الثانوية العامة. على الرغم من أن المدارس التي التحق بها حُرمت من نفس الموارد التي مُنحت للمدارس البيضاء بالكامل، إلا أن تشابيل تخرج على رأس فصله في عام 1942 وبعد ذلك التحق بالجيش، وخدم في فرقة المشاة 92 المتمركزة في إيطاليا خلال الحرب العالمية الثانية.
المسيرة التعليمية لـ إيميت تشابيل
أتاح وجوده في الجيش لشابيل إمكانية الوصول إلى التعليم الذي لم يكن متاحًا من خلال المدارس العامة المنفصلة.
حصل على دورات في الهندسة، وعند عودته عام 1946 حصل على درجة الزمالة من كلية فينيكس في الهندسة الكهربائية، ثم حصل على درجة البكالوريوس في علم الأحياء من جامعة كاليفورنيا في بيركلي عام 1950. بعد أن عمل مدرسًا للكيمياء الحيوية في جامعة مهاري. حصل على درجة الماجستير في علم الأحياء من جامعة واشنطن في عام 1954 في كلية الطب في ناشفيل بولاية تينيسي.
عمل لعدة سنوات للحصول على الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في جامعة ستانفورد، حيث ساهم في فهمنا لدور ووظيفة البروتينات والأحماض الأمينية في الجسم، قبل أن يتولى في النهاية منصبًا بحثيًا في معهد أبحاث الدراسات المتقدمة في بالتيمور بولاية ميريلاند في عام 1958.
وكان هذا أيضًا وقتًا مثيرًا لبرنامج الفضاء الأمريكي. وكانت الأموال الفيدرالية تتدفق على أمل الحصول على ميزة في “سباق الفضاء”. ركزت أبحاث تشابيل في ذلك الوقت على الكائنات وحيدة الخلية، وبيولوجيا النبات، والتمثيل الضوئي. أحد الاكتشافات على وجه الخصوص ساعده على اكتساب سمعة سيئة في هذا المجال عندما أظهر أن الكائنات وحيدة الخلية، مثل الطحالب، لديها القدرة على التمثيل الضوئي، أي تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أكسجين – وهي خاصية كانت تُنسب سابقًا إلى النباتات فقط. امتد هذا العمل إلى إطلاق النباتات إلى الفضاء لمنع التسمم بأول أكسيد الكربون وإنشاء أنظمة إمداد صناعية بالأكسجين (والغذاء) لرواد الفضاء في المركبات الفضائية.
إيميت تشابيل والعمل في وكالة ناسا
في عام 1966، بدأ تشابيل العمل في وكالة ناسا كعالم أحياء فلكية وكيميائي فلكي. “لم أعتبر نفسي أبدًا عالمًا في الكيمياء الفلكية، على الرغم من أن هذا هو اللقب الذي أطلقوه علي. “أنا [دائمًا] أعتبر نفسي عالمًا في الكيمياء الحيوية”، قال ذات مرة في مقابلة عام 2012 مع The HistoryMakers .
في هذا الدور، أصبح تشابيل مهتمًا بكيفية اكتشاف العلماء للحياة على كواكب أخرى، مثل المريخ. لقد طور اختبارًا بارعًا إلى حد ما للقيام بذلك، استنادًا إلى التلألؤ البيولوجي – الضوء الذي تنتجه الكائنات الحية. قرر تشابيل أن اليراعات تخلق ضوءها الخاص باستخدام جزيء يسمى لوسيفيرين، وإنزيم يسمى لوسيفيراز، وأدينوسين ثلاثي الفوسفات أو ATP.
ATP هو المفتاح هنا، فهو يعتبر “عملة” الطاقة في الحياة، وهو موجود في جميع الكائنات الحية تقريبًا. فهو يوفر الطاقة الكيميائية اللازمة لدفع العديد من العمليات الخلوية من خلال تفاعل محفز بالإنزيم يسمى الفسفرة. إذا كانت الخلية حية، فسيكون ATP موجودًا.
احتوى اختبار تشابيل على خليط من لوسيفيرين وسيفيراز، والذي في وجود ATP سيبدأ في التوهج، مما يشير إلى وجود الحياة. قبل مهمة Viking I التابعة لناسا في عام 1976، كان تشابيل وزملاؤه يأملون في أن يتمكن الروبوت من إجراء الاختبار واستخدامه لتحليل عينات التربة بحثًا عن الميكروبات الحية في تربة المريخ. كما ساهم في تصميم أداة لكشط وجمع عينات التربة لهذا الغرض.
في نهاية المطاف، لم ينجح اختبار اليراع الذي أجراه تشابيل. وقال تشابيل في مقابلته عام 2012 مع مجلة “نيوزويك”: “لقد قرروا أن التجربة التي صممتها كانت محددة للغاية، وأنها ستدعو إلى أن تكون الحياة قريبة جدًا من الحياة هنا على الأرض، وعلى الأرجح أنها لن تنجح”. صناع التاريخ . “أو أنها لن تكتشف شيئًا قد يكون قريبًا من الحياة على الأرض، ولكن ليس تمامًا.”
ومع ذلك، فإن تطبيقات اختبار ATP الخاص به كانت بعيدة المدى على الأرض، حيث لا يزال يستخدم على نطاق واسع من قبل العلماء حتى يومنا هذا. وأثبت تشابيل قدرته على اكتشاف البكتيريا وقياس كميتها في سوائل الجسم والغذاء والماء، بالإضافة إلى مراقبة صحة النبات وإجهاد المحاصيل عن طريق قياس كمية الضوء التي تنبعث منها باستخدام الأقمار الصناعية. عندما تقاعد من وكالة ناسا في عام 2001، حصل على 14 براءة اختراع تتعلق معظمها بعمله في مجال الفلورسنت.
منذ اختراعه، انتقل العلماء بمقايسة اليراع إلى أبعد من ذلك، فطوروا علامات فلورية تربط الحمض النووي للكشف عن الجينات النشطة في الخلايا أو تساعد في تصور الأورام السرطانية في الجسم – على وجه الخصوص، ازدهرت الإضاءة الحيوية فيما يتعلق باكتشاف السرطان على مدى العقود القليلة الماضية. لهذا الاختراع، حصل تشابيل على وسام الإنجاز العلمي الاستثنائي لوكالة ناسا في عام 1994، وفي عام 2007، تم إدراجه في قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين.
وفاة إيميت تشابيل
توفي تشابيل في عام 2019 في بالتيمور بولاية ماريلاند. وكما هو الحال مع جميع الرواد، فإننا ندين له بالكثير. ويستمر إرثه في التقدم المستمر في مختلف المجالات والتقنيات، مثل تشخيص السرطان المتقدم، وإدارة المحاصيل، وفهمنا للكيمياء الفلكية، نتيجة للأساس الذي وضعه لنا.