حیات چگونه در زمین شکل گرفت؟

بیگ بنگ: تخمین زده می شود که زمین حدود ۴٫۵ میلیارد سال عمر داشته باشد و برای دورۀ بزرگی از این تاریخ طولانی، زمین میزبان حیات بوده است. در واقع برخی دانشمندان معتقدند حیات هنگامی بر روی زمین پدیدار شد که شرایطی پایدار و مناسب بر روی آن ایجاد شد.

استروماتولیت‌ها ممکن است حاوی سیانو باکتری‌ها باشند که احتمالا اولین ارگانیسم‌های فتوسنتز کننده روی زمین بوده‌اند. برخی از استروماتولیت‌های یافت شده حدود ۳٫۷ میلیارد سال قدمت داشته‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، قدیمی‌ترین شواهدی که ما از حیاتِ روی زمین در دست داریم به سنگ‌های حاوی سیانو باکتری بر میگردد که استروماتولیت نام دارند. آنها در گرینلند کشف شده و حدود ۳٫۷ میلیارد سال هم سن دارند. این باکتری‌های باستانی (که امروزه هنوز هم از آنها وجود دارد) ترکیب بیولوژیکی پیچیده‌ای دارند، آنها با دیواره‌های سلولی از پروتئین DNA خود محافظت می کنند، بنابراین دانشمندان حدس می زنند منشاء زیستی آنها به خیلی زودتر از اینها بر میگردد. در حقیقت سنگ‌های باستانی‌تری هم وجود دارند که احتمالا جزئیات دیگری از حیات اولیه را فاش می کنند، نام این  سنگ‌های معدنی، زیرکن(Zircon) است، آنها که در غرب استرالیا کشف شده‌اند عمرشان به ۴٫۱ میلیارد سال قبل بر میگردد و حاوی مقادیر بالایی از شکلی از کربن هستند که معمولا در فرایندهای بیولوژیکی استفاده می شود.

اما با وجود اینکه اکنون ما تقریبا زمان پیدایش حیات را میدانیم اما درک چگونگی پیدایش حیات برایمان پرسش بزرگی است. دیانا نورثاب زیست‌شناس دانشگاه نیومکزیکو در این باره اظهار داشت: «با وجود اینکه نظریات پرشماری در زمینه منشاء حیات وجود دارد، اما هنوز موفق به اثبات یا رد هیچکدام از آنها نشده‌ایم و هنوز هیچ نظریۀ پذیرفته شده‌ای در این زمینه وجود ندارد.» پاسخ به سوال چگونگی آغاز حیات نه تنها یکی از بزرگترین شکاف‌ها در درک طبیعت را پر می کند، بلکه حتی به ما در کشف احتمال وجود حیات در نقاط دیگر جهان کمک شایانی خواهد کرد.

برخی از ایده‌ها

امروزه چندین نظریه در زمینه چگونگی “پیدایش حیات در زمین” وجود دارد. برخی از آنها تصریح می کنند که حیات اساسا بر روی خود زمین شروع شده، و برخی می گویند ابتدا بر روی یک سیارک یا دنباله‌دار آغاز و سپس به زمین انتقال یافته است. حتی تعدادی از نظریات بر این موضوع صحه می گذارند که حیات احتمالا بیش از یکبار روی زمین شروع شده است.

دیوید دیمر بیوشیمیست دانشگاه سانتاکروز کالیفرنیا نیز در این باره گفت: «ممکن است حیات روی زمین چند ریشه مجزا داشته باشد. ما معمولا به جای استفاده از عبارت «ریشۀ حیات» از حالت جمع آن یعنی «ریشه‌های حیات» استفاده می کنیم. این نشان می دهد که ما مدعی این نیستیم که حیات لزوما یک منشاء واحد داشته است، بلکه ممکن است چند منبع اولیه عامل ایجاد حیات بر روی زمین بوده باشند.»

اکثر دانشمندان معتقدند که حیات در مراحل اولیه خود از نسخه‌ای از مولکول RNA بهره می برده است. طبق فرضیۀ جهانِ آر ان ای(RNA World) این مولکول RNA بود که نقش اصلی را برای حیات نخستین بازی می کرد و سپس DNA و پروتئین‌ها (که در زمینه فعالیت‌های زیستی بسیار بهینه تر از RNA عمل می کنند) این نقش را بر عهده گرفتند.

دیمر ادامه داد: «بسیاری از افراد، فرضیه جهانِ RNA را غیرممکن می دانند، اما باید بگویم برخلاف نظر این افراد معتقدم که این فرضیه ممکن و شدنی است.» RNA بسیار شبیه به DNA می باشد، و امروزه نیز بسیاری از مهمترین فعالیت‌های درون سلولی بدن ما به وسیله این مولکول انجام می پذیرد، از جمله فعالیت‌های این مولکول می توان به انتقال مولکولی میان DNA و سنتز پروتئینی و همچنین فعال و غیرفعال کردن برخی ژن‌ها اشاره کرد.

اما فرضیه جهانِ RNA توضیح نمی دهد که خودِ RNA چگونه به وجود آمده است. RNA نیز مانند DNA مولکول پیچیده‌ای است که از واحدهای تکرار شونده‌ای به نام نوکلئید ساخته شده است. نوکلئیدها به عنوان واحدهای تشکیل دهندۀ RNA و DNA با الگوی منحصر به فردی به یکدیگر متصل شده‌اند. به گفته برخی از دانشمندان RNA به خودی خود در دورۀ آغازین زمین به وجود آمده است و تعداد دیگری از دانشمندان به دخالت رویدادهای نجومی در این زمینه معتقدند. رابرت شاپیرو، شیمیدان دانشگاه نیویورک می گوید: «از نظر آماری احتمال پیدایش خود به خودی مولکولی به این پیچیدگی از طریق فعالیت‌های شیمیایی بسیار کم است. و از این نقطه نظر باید بگوییم که ما به شکلی بسیار باور نکردنی خوش شانس بوده‌ایم.»

شاید حیات زودتر شکل گرفته باشد

پژوهشگران در پژوهشی جدید ادعا کردند ممکن است سابقه وجود حیات در زمین به بیش از ۴ میلیارد سال پیش برسد. دانشمندان، اثرات مستقیم “بمباران شدید” و برخورد سنگ‌های آسمانی به زمین در طول دوره موسوم به “پیشازیستی” را تخمین زده‌ و دریافته‌اند که حتی شدیدترین رویدادها هم برای غیرقابل حیات کردن زمین کافی نبوده است.

در این پژوهش که در مجلهEarth and Planetary Science Letters”  منتشر شده، پژوهشگران “مؤسسه تحقیقات جنوب غربی” (Southwest Research Institute)  در ایالت کلرادو آمریکا، امکان زیست‌پذیری در زیر سطح زمین را در طول دوره‌های پیشازیستی و نخست‌زیستی مورد بررسی قرار دادند. تخمین زده می‌شود که دوره پیشازیستی از حدود ۴٫۵ تا ۴ میلیارد سال پیش طول کشیده است که از سال‌های شکل‌گیری اولیه زمین محسوب می‌شود؛ در حالی‌که دوره نخست‌زیستی تا حدود ۳٫۵ میلیارد سال پیش به طول انجامید.

پژوهشگران، براساس پژوهش‌ پیشین در مورد فرگشت حرارتی پوسته، بر چندین کیلومتری محیط زیرسطح زمین تمرکز کردند. پژوهشگران دریافتند از آنجا که یقینا بمباران سنگین سنگ‌های فضایی، ناحیه زیر سطح را گرم کرده است، بخش‌هایی از زمین، هنوز برای حیات میکروبی، قابل سکونت بوده است. و با گذشت زمان، این ناحیه قابل سکونت، در طول دو سال، به طور قابل توجهی رشد کرده زیرا بمباران کاهش یافته و این تاثیر از بین رفته است.

همان‌گونه که پوسته‌های ذوب شده، سطح را تغییر می‌دهند، برخورد ستاره‌ها، به تغییرات چشمگیری در زمین منجر شده است. اما پژوهشگران می‌گویند حتی در این زمان نیز، امکان ظهور حیات وجود داشته است. در حالی که برای مدت‌های طولانی، گمان بر این بود که پیش از ۳٫۹ میلیارد سال پیش، حیات وجود نداشته است، پژوهش‌ها، نتیجه‌گیری پژوهش پیشین را تایید می‌کنند که ادعا می‌کند ممکن است زیست ‌کره، حدود ۴٫۴ میلیارد سال پیش به وجود آمده باشد.

به گفته نویسندگان این پژوهش، حتی در دوره پیشازیستی، پوسته‌های ذوب شده، تاثیر کمی بر زیست‌پذیری داشتند چون دوران سرما در مقایسه با فواصل بازسازی که امکان ایجاد دوباره زیست‌کره‌های زیرزمینی را به صورت محلی از راه نفوذ آب‌های زیرزمینی فراهم می‌سازد، کوتاه هستند. بنابراین، زیر سطح زمین، همیشه جای قابل سکونتی وجود دارد و تولید بخار جهانی یا جو بخار سیلیکات، تنها راه‌های باقیمانده برای غیرقابل سکونت کردن زمین بوسیله بمباران است.

رابرت گریم(Robert Grimm)، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: ممکن است این شرایط، در مقایسه با دنیای امروز، دشوار به نظر برسد اما برای زندگی میکروبی زیر سطح، یک زندگی معمولی در دوره پیشازیستی، عجیب به نظر نمی‌رسد. با این که این حرف به معنای وجود قطعی حیات نیست، به گفته پژوهشگران نشان‌دهنده امکان وجود حیات حتی در دورۀ بد پیشازیستی است.

اصل آنتروپی

ریچارد داوکـینـز زیست‌شناس معروف می گوید، جهان شامل میلیاردها میلیارد سیاره است (البته حتی این تعداد هم تخمینی محافظه کارانه است) با این حساب اینکه حیات فقط در یکی از این سیارات وجود داشته باشد چندان باور پذیر نیست. علاوه بر این برخی فیزیکدانان می گویند که جهان ما فقط یکی از جهان‌های موجود است، و هر کدام از این جهان‌ها حاوی میلیاردها میلیارد سیاره هستند، بنابراین قطعی به نظر می رسد که حداقل یک نسخه دیگر (یا چندین نسخه) از حیات در جایی دیگر از کیهان وجود داشته باشد.

شاپیرو اما عقیده دارد، برای توضیح پیدایش حیات، نیازی به وجود جهان‌های چندگانه یا برخورد دنباله‌دارهای مملو از موجودات زنده نیست. او فکر می کند که حیات با نسخه‌های کوچک و ساده‌ای از RNA شروع شده که واکنش‌های شیمیایی ساده‌ای را انجام می داده‌اند و به مرور در اثر فرگشت به سیستم‌های خودکفایی تبدیل شدند که با تشکیل مولکول‌های پیچیده‌تر موجب پیدایش حیات امروزی شده است.

شاپیرو اظهار داشت: «علم دائما در حال تحول است و اگر قرار باشد که ما در نظریات ساده ی اولیه بمانیم، هیچ شانسی برای به وجود آمدن نظریات پیچیده‌تر بعدی باقی نخواهد ماند.» تلاش برای بازسازی رویدادی که میلیاردها سال پیش رخ داده است کمی به دور از تصور است، اما بسیاری از دانشمندان معتقدند که همانطور که خود حیات بر روی زمین پدیدار شده است، بازسازی این واقعه هم امکان پذیر است. فریمن دایسون، استاد بازنشسته فیزیک دانشگاه پرینستون نیوجرسی می گوید: «پیش بینی اینکه این راز بزرگ کی فاش خواهد شد غیرممکن است، شاید این راز هفته آینده افشا گردد، شاید هم هزار سال طول بکشد.»

(7 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=61407

سمیر الله‌وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. بهنام طیبی گفت:

    فریمن دایسون درست میگه

  2. Ata گفت:

    سلام بیگ بنگ لطفا مسابقه بذار و سوال فیزیک و نجوم و زیست و … بذار و نظرات رو هم ببند و یه ایمیل بزار هر کس جواب رو میدا کرد بفرسته البته اگه امکان داره !! در حد پیشنهاد هست سایت رو هم جذاب تر میکنه

  3. Reza گفت:

    شاید تو اون دوره که حیات شکل گرفت نیروهای بنیادین طبیعت عملکرد متفاوتی داشتن.

پاسخ دهید

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