تاریخ علمی جهان – بخش دهم

پیدایش حیات:

معمای بزرگ و پیچیده ای در مورد منشا حیات وجود دارد و ذهن تمامی کنجکاوان خستگی ناپذیر را به سمت خود می کشد: چگونه مولکول های شیمیایی بی جان به موجود جاندار تبدیل می شوند؟! دانشی که به دنبال یافتن فرآیند طبیعی شکل گیری حیات از مواد بی جان است را حیات زایی(Abiogenesis) گویند. این شاخه از دانش اصولا ارتباطی با فرگشت یا نظریه داروین ندارد. دانش فرگشت به فرآیند تغییرات طبیعی موجودات زنده در طول زمان می پردازد. دو ویژگی بسیار مهم که در تئوریهای حیات زایی مورد توجه است، عبارتند از: همانند سازی و متابولیسم (سوخت و ساز).

شکل گیری حیاتتاکنون یک تئوری قابل قبول برای پاسخ به پرسش حیات زایی ارائه نشده است. آدمی هنوز نتوانسته است در آزمایشگاه از مولکولها به سلول برسد. البته عدم توانایی انسان درساخت کارخانه ای که علف را به شیر تبدیل کند، دلیلی بر این نیست که شیر گاوها توسط معجزه ساخته می شود! وجود پرسش و معماهای علمی یکی از جذابیت های علم است. اگر همه پرسشها پاسخ داده شوند، با یک بن بست علمی روبرو خواهیم شد و دیگر کنجکاوی معنایی نخواهد داشت!

اولین موجود زنده چه زمانی و چگونه در زمین پیدا شد؟ آیا اصولا روی زمین تولید شد یا از فضا آمد؟ پاسخ علمی به این پرسشها بسیار دشوار است. هر چه در تاریخ زمین عقب تر می رویم، یافتن مدارک و شواهدی که همچون فسیلها با قاطعیت همه را راضی کند، دشوارتر می شود. در ضمن، شرایط اولیه زمین یا دوره هادین (Hadean) که همچون گویی داغ و مذاب بوده است، تقریبا مدرکی از خود باقی نگذاشته است.

با این حال زمین شناسی به نام استیون مویزش(Stephen Mojzsis) باور دارد که حیات حتی در اواخر این دوره نیز وجود داشته است! وی صخره هایی را با قدمت ۳٫۸ میلیارد سال یافته که نشانه هایی از حیات را درون خود حفظ کرده اند! در این صخره ها توده هایی از کربن وجود دارد که نسبت ایزوتوپ آن ویژه موجودات زنده است! تشخیص اینکه این موجودات زنده چه شکلی بوده اند، امکان پذیر نیست. اما آنها می بایست در شرایط بسیار خشن آن دوره دوام می آوردند. مویزش بر طبق یک شبیه سازی کامپیوتری، معتقد است که در اواخر دوره هادین، آب مایع می توانسته در برخی نقاط زمین وجود داشته باشد و این مکانها شانسی برای زندگی گونه های زنده در اختیار می گذاشتند.

18زندگی چگونه آغاز شد؟

پس از شکل گیری زمین حدود چند صد میلیون سال آتشفشانهای زیادی در حال فعالیت بودند و از آنها پیوسته گدازه و خاکستر فوران می کرد. جو زمین سرشار از نیتروژن ، هیدروژن، دی اکسید کربن، آمونیاک، متان و بخار آب بود. مردابهای گرمی نیز بر روی سطح زمین خودنمایی می کرد. از اینجا به بعد اتفاقی می افتد که هر شیمیدانی قادر به تکرار آن است. اولین بار دو شیمیدان آمریکایی به نامهای استنلی میلر و هارولد یوری در سال ۱۹۵۳ شرایط آن دوره زمین را در آزمایشگاه شبیه سازی کردند. آنها گازهای اتمسفر اولیه زمین یعنی هیدروژن، آمونیاک ومتان را در یک بالون تزریق کرده و به بالون دیگری زیر آن که حامل آب گرم بود، متصل کردند. سپس بالون بالایی را که مشابه اتمسفرآن زمان بود، تحت تاثیر تخلیه الکتریکی و اشعه ماورای بنفش قرار دادند. این تخلیه الکتریکی کار رعد و برقهای آن زمان را انجام می داد. پس از گذشت هفت روز…!

یک ترکیب چسبنده قهوه ای و سمی در بالن زیرین حاصل می شود. پس از آزمایش معلوم شد که در این ترکیب سمی مولکولهای زندگی وجود دارد: اسیدهای آمینه به عنوان زیر بنای پروتئینهایی که سازنده استخوان، مو و پوست می باشند! با این حال در هیچ کدام از این آزمایشها، اسیدهای آمینه به سمت ترکیب با یکدیگر و تولید پروتئین پیش نرفته اند. یک تئوری مهم بر مبنای این آزمایش بیان می کند که شبیه این اتفاق در مردابهای گرم زمین توسط رعد و برق و اشعه ماورای بنفش خورشید افتاده است. ظاهرا تراکم مولکولی، طی میلیونها سال سعی و خطا سرانجام به ترکیبی به نام ریبو نوکلئیک اسید و پس از آن به دئوکسی ریبو نوکلئیک اسید میرسد! این ترکیب همان DNA است! از این پس با معجزه پیدایش ماده زنده و زندگی بر روی زمین روبرو هستیم!

DNAتئوری دیگری که جنیفر بلنک (Jennifer g. Blank) به آن باور دارد ، منشا حیات را هدیه ای آسمانی می داند ، یعنی زمانی که ستاره های دنباله دار به همراه سیارکها زمین را بمباران می کردند. در سال ۱۹۹۹ فضا پیمای ناسا تکه ای از یک ستاره دنباله دار را به زمین آورد. با آنالیز مواد آن، دانشمندان ترکیبات حیات را در آن یافتند: اسیدهای آمینه. اما کدام عقل سلیم باور می کند که موجود زنده یا حتی ترکیبات سازنده حیات، سوار بر یک دنباله دار با سرعتی بالغ بر ۳۲۰۰۰ کیلومتر بر ساعت به زمین برخورد کنند و جان سالم به در برند؟! جنیفر با شبیه سازی کامپیوتری متوجه شد که اگر برخورد با زاویه ۱۵ درجه صورت گیرد، چنین احتمالی وجود دارد. در آزمایش واقعی تر وی گلوله ای را که حاوی آب و اسید آمینه است با سرعتی بیش از ۲۵۰۰۰ کیلومتر بر ساعت شلیک کرد و هنوز بخشی از اسید آمینه باقی مانده بود!

واحد حیات:

اینکه اسیدهای آمینه از فضا آمده اند یا بر روی زمین تولید شده اند یا هر دو، پاسخ پرسش اصلی ما نیست. پرسش اصلی چگونگی خلق سلول زنده است. برای پیشروی به سوی حل این معما در نظر گرفتن یک موضوع مشترک در تمامی گونه های زنده خیلی مهم است. آنچه که یک موجود زنده را به یک سیستم با مرز بندی مشخص نسبت به محیط تبدیل می کند. پوسته! واحد حیات، یعنی سلول نیز دارای پوسته ای است که ورودیها و خروجیها را کنترل می کند. جک شاستک (Jack Shostak)، زیست شناس آمریکایی با الهام از حبابهای صابون که از اسیدهای چرب و در اثر کاهش نیروی کشش سطحی آب ساخته می شوند، معتقد است که پوسته های نخستین سلولها نیز از اسیدهای چرب حاصله در همان مردابهای گرم به وجود آمده اند. وی شرایط شیمیایی یک چشمه آب گرم را در آزمایشگاه باز سازی کرد. اسیدهای چرب تشکیل شدند! او این اسیدها را با آب، نمک و اسیدهای آمینه مخلوط کرده و در زیر میکروسکوپ به مشاهده این سوپ پرداخت. وی حباب های ریزی که شبیه پوسته سلول بودند را مشاهده نمود. نکته عجیب اینکه با تکان دادن این حبابها، پوسته آنها رشد کرده و همانند یک حباب صابون تقسیم می شوند. شبیه تقسیم سلولی! اما یک سلول واقعی چگونه تقسیم و تکثیر می شود؟

191درخت زندگی از DNA شکل گرفته است، هر سلولی برای تکثیر خود به DNA نیاز دارد. هر گاه که سلولی تقسیم می شود یک کپی از DNA یا همان اطلاعات خود را در هر دو سلول نسل جدید باقی می گذارد! اما DNA چگونه خلق شد؟ این مولکول شامل میلیاردها اتم و بسیار پیچیده است، اما نسخه ساده تری از آن نیز وجود دارد : RNA یا ریبو نوکلئیک اسید که بیشتر دانشمندان زیستی معتقدند پیش ماده DNA است. محققان زیادی تلاش کردند تا با ترکیب قند های ریبوز به پایه های اتمی، RNA را در آزمایشگاه بسازند، اما موفق نشدند. بیشتر آنها از حرارتی مشابه چشمه های گرم زمین اولیه برای رسیدن بدین منظور استفاده می کردند، اما جان ساترلند(John Sotherland) شرایط دیگر آن دوره همچون سرما، نور خورشید و … را نیز اعمال کرد. در کمال شگفتی وی موفق شد به نیمی از ساختار RNAدست یابد! او باور دارد که در آینده خواهد توانست RNA را در آزمایشگاه سنتز کند. با محصور کردن RNA در یک غشا فسفو لیپیدی که آن هم در آزمایشگاه قابل سنتز است، یک شبه سلول به دست می آید. فرآیندی که به نظر می آید طبیعت نیز برای رسیدن به سلول آن را طی کرده است.

آیا در آینده، منشا حیات در آزمایشگاه به دست خواهد شد؟ آیا اصولا حیات یک منشا و یک درخت دارد، یا آنطور که برخی دانشمندان باور دارند دو درخت یا حتی بیشتر؟ اینها پرسشها و معماهایی است برای آینده! اگرچه ما هنوز منشا حیات را نیافتیم، اما به خوبی می دانیم که DNA ترکیبی از مولکولهای شیمیایی است که به سلول زندگی می دهد. به احتمال بیشتر DNA بر روی سیاره زمین تولید شده و درخت زندگی، تحت بنیان نظریه داروین رشد کرده است! DNA حامل کد ژنتیکی یا رمز منحصر به فرد هر موجود زنده برای تکثیر خویش است. با محصور شدن DNA در پوسته یا غشا، ما شاهد پیدایش سلول هستیم که به عنوان واحد حیات شناخته می شود. یک سلول اگر چه خیلی کوچک است ، اما تمام رفتارهای یک موجود زنده را دارد. غذا می خورد، هضم می کند، انرژی غذا را جذب و پسمانده را دفع می کند و از همه مهم تر اینکه مشابه خود را تکثیر می کند! معمای حیات را باید درون یک سلول جستجو کرد!

ادامه دارد »»»

نویسنده : احمد مصدر / سایت علمی بیگ بنگ

منابع بیشتر: EvolutionMiller–Urey experiment , evolution.berkeley , Origin of life

فرگشت و ژنتیک، بهنام محمد پناه
تکامل چیست؟ ، ارنست مایر، ترجمه سلامت رنجبر

image_pdfimage_print
(19 نفر , میانگین : 4٫89 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=38702
احمد مصدر

احمد مصدر

نویسنده این مطلب : احمد مصدر ، فوق ليسانس شيمي. علاقمند به علوم مختلف از جمله فيزيك و فلسفه علم می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۶ پاسخ‌ها

  1. sajad گفت:

    سایتتون عالیه. واقعا خسته نباشید

  2. شمزین گفت:

    وب سایت فوق العاده ای است. با تشکر از زحماتتان و این مقاله بسیار مفید

  3. محسن گفت:

    واقعا خسته نباشید دوست عزیز بی صبرانه منتظر ادامه مطالب هستم واقعا عالی بودند .امیدوارم قطع نکنید ادامه رو

  4. امیر حسین گفت:

    خیلی ممنون از مطالب فوق العاده جذاب و دوست داشتنی سایتتون.منتظر قسمت یازدهم هستیم.

  5. ابی گفت:

    دست مریزاد
    از مطالبتون استفاده وافر میکنم و برای دیگر گروههای اجتماعی باذکر منبع سایتتون اشترا میزارم
    بازم ممنون

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *