تاریخ علمی جهان – بخش دهم

6
695

پيدايش حيات:

معماي بزرگ و پيچيده اي در مورد منشا حيات وجود دارد و ذهن تمامي كنجكاوان خستگي ناپذير را به سمت خود مي كشد: چگونه مولكول هاي شيميايي بي جان به موجود جاندار تبديل مي شوند؟! دانشي كه به دنبال يافتن فرآيند طبيعي شكل گيري حيات از مواد بي جان است را حيات زايي(Abiogenesis) گويند. اين شاخه از دانش اصولا ارتباطي با فرگشت يا نظريه داروين ندارد. دانش فرگشت به فرآيند تغييرات طبيعي موجودات زنده در طول زمان مي پردازد. دو ويژگي بسيار مهم كه در تئوريهاي حيات زايي مورد توجه است، عبارتند از: همانند سازي و متابوليسم (سوخت و ساز).

شکل گیری حیاتتاكنون يك تئوري قابل قبول براي پاسخ به پرسش حيات زايي ارائه نشده است. آدمي هنوز نتوانسته است در آزمايشگاه از مولكولها به سلول برسد. البته عدم توانايي انسان درساخت كارخانه اي كه علف را به شير تبديل كند، دليلي بر اين نيست كه شير گاوها توسط معجزه ساخته مي شود! وجود پرسش و معماهاي علمي يكي از جذابيت هاي علم است. اگر همه پرسشها پاسخ داده شوند، با يك بن بست علمي روبرو خواهيم شد و ديگر كنجكاوي معنايي نخواهد داشت!

اولين موجود زنده چه زماني و چگونه در زمين پيدا شد؟ آيا اصولا روي زمين توليد شد يا از فضا آمد؟ پاسخ علمي به اين پرسشها بسيار دشوار است. هر چه در تاريخ زمين عقب تر مي رويم، يافتن مدارك و شواهدي كه همچون فسيلها با قاطعيت همه را راضي كند، دشوارتر مي شود. در ضمن، شرايط اوليه زمين يا دوره هادين (Hadean) كه همچون گويي داغ و مذاب بوده است، تقريبا مدركي از خود باقي نگذاشته است.

با اين حال زمين شناسي به نام استيون مويزش(Stephen Mojzsis) باور دارد كه حيات حتي در اواخر اين دوره نيز وجود داشته است! وي صخره هايي را با قدمت 3.8 ميليارد سال يافته كه نشانه هايي از حيات را درون خود حفظ كرده اند! در اين صخره ها توده هايي از كربن وجود دارد كه نسبت ايزوتوپ آن ويژه موجودات زنده است! تشخيص اينكه اين موجودات زنده چه شكلي بوده اند، امكان پذير نيست. اما آنها مي بايست در شرايط بسيار خشن آن دوره دوام مي آوردند. مويزش بر طبق يك شبيه سازي كامپيوتري، معتقد است كه در اواخر دوره هادين، آب مايع مي توانسته در برخي نقاط زمين وجود داشته باشد و اين مكانها شانسي براي زندگي گونه هاي زنده در اختيار مي گذاشتند.

18زندگي چگونه آغاز شد؟

پس از شكل گيري زمين حدود چند صد ميليون سال آتشفشانهاي زيادي در حال فعاليت بودند و از آنها پيوسته گدازه و خاكستر فوران مي كرد. جو زمين سرشار از نيتروژن ، هيدروژن، دي اكسيد كربن، آمونياك، متان و بخار آب بود. مردابهاي گرمي نيز بر روي سطح زمين خودنمايي مي كرد. از اينجا به بعد اتفاقي مي افتد كه هر شيميداني قادر به تكرار آن است. اولين بار دو شيميدان آمريكايي به نامهاي استنلي ميلر و هارولد يوري در سال 1953 شرايط آن دوره زمين را در آزمايشگاه شبيه سازي كردند. آنها گازهاي اتمسفر اوليه زمين يعني هيدروژن، آمونياك ومتان را در يك بالون تزريق كرده و به بالون ديگري زير آن كه حامل آب گرم بود، متصل كردند. سپس بالون بالايي را كه مشابه اتمسفرآن زمان بود، تحت تاثير تخليه الكتريكي و اشعه ماوراي بنفش قرار دادند. اين تخليه الكتريكي كار رعد و برقهاي آن زمان را انجام مي داد. پس از گذشت هفت روز…!

يك تركيب چسبنده قهوه اي و سمي در بالن زيرين حاصل مي شود. پس از آزمايش معلوم شد كه در اين تركيب سمي مولكولهاي زندگي وجود دارد: اسيدهاي آمينه به عنوان زير بناي پروتئينهايي كه سازنده استخوان، مو و پوست مي باشند! با اين حال در هيچ كدام از اين آزمايشها، اسيدهاي آمينه به سمت تركيب با يكديگر و توليد پروتئين پيش نرفته اند. يك تئوري مهم بر مبناي اين آزمايش بيان مي كند كه شبيه اين اتفاق در مردابهاي گرم زمين توسط رعد و برق و اشعه ماوراي بنفش خورشيد افتاده است. ظاهرا تراكم مولكولي، طي ميليونها سال سعي و خطا سرانجام به تركيبي به نام ريبو نوكلئيك اسيد و پس از آن به دئوكسي ريبو نوكلئيك اسيد ميرسد! اين تركيب همان DNA است! از اين پس با معجزه پيدايش ماده زنده و زندگي بر روي زمين روبرو هستيم!

DNAتئوري ديگري كه جنيفر بلنك (Jennifer g. Blank) به آن باور دارد ، منشا حيات را هديه اي آسماني مي داند ، يعني زماني كه ستاره هاي دنباله دار به همراه سياركها زمين را بمباران مي كردند. در سال 1999 فضا پيماي ناسا تكه اي از يك ستاره دنباله دار را به زمين آورد. با آناليز مواد آن، دانشمندان تركيبات حيات را در آن يافتند: اسيدهاي آمينه. اما كدام عقل سليم باور مي كند كه موجود زنده يا حتي تركيبات سازنده حيات، سوار بر يك دنباله دار با سرعتي بالغ بر 32000 كيلومتر بر ساعت به زمين برخورد كنند و جان سالم به در برند؟! جنيفر با شبيه سازي كامپيوتري متوجه شد كه اگر برخورد با زاويه 15 درجه صورت گيرد، چنين احتمالي وجود دارد. در آزمايش واقعي تر وي گلوله اي را كه حاوي آب و اسيد آمينه است با سرعتي بيش از 25000 كيلومتر بر ساعت شليك كرد و هنوز بخشي از اسيد آمينه باقي مانده بود!

واحد حیات:

اينكه اسيدهاي آمينه از فضا آمده اند يا بر روي زمين توليد شده اند يا هر دو، پاسخ پرسش اصلي ما نيست. پرسش اصلي چگونگي خلق سلول زنده است. براي پيشروي به سوي حل اين معما در نظر گرفتن يك موضوع مشترك در تمامي گونه هاي زنده خيلي مهم است. آنچه كه يك موجود زنده را به يك سيستم با مرز بندي مشخص نسبت به محيط تبديل مي كند. پوسته! واحد حيات، يعني سلول نيز داراي پوسته اي است كه وروديها و خروجيها را كنترل مي كند. جك شاستك (Jack Shostak)، زيست شناس آمريكايي با الهام از حبابهاي صابون كه از اسيدهاي چرب و در اثر كاهش نيروي كشش سطحي آب ساخته مي شوند، معتقد است كه پوسته هاي نخستين سلولها نيز از اسيدهاي چرب حاصله در همان مردابهاي گرم به وجود آمده اند. وي شرايط شيميايي يك چشمه آب گرم را در آزمايشگاه باز سازي كرد. اسيدهاي چرب تشكيل شدند! او اين اسيدها را با آب، نمك و اسيدهاي آمينه مخلوط كرده و در زير ميكروسكوپ به مشاهده اين سوپ پرداخت. وي حباب هاي ريزي كه شبيه پوسته سلول بودند را مشاهده نمود. نكته عجيب اينكه با تكان دادن اين حبابها، پوسته آنها رشد كرده و همانند يك حباب صابون تقسيم مي شوند. شبيه تقسيم سلولي! اما يك سلول واقعي چگونه تقسيم و تكثير مي شود؟

191درخت زندگي از DNA شكل گرفته است، هر سلولي براي تكثير خود به DNA نياز دارد. هر گاه كه سلولي تقسيم مي شود يك كپي از DNA يا همان اطلاعات خود را در هر دو سلول نسل جديد باقي مي گذارد! اما DNA چگونه خلق شد؟ اين مولكول شامل ميلياردها اتم و بسيار پيچيده است، اما نسخه ساده تري از آن نيز وجود دارد : RNA يا ريبو نوكلئيك اسيد كه بيشتر دانشمندان زيستي معتقدند پيش ماده DNA است. محققان زيادي تلاش كردند تا با تركيب قند هاي ريبوز به پايه هاي اتمي، RNA را در آزمايشگاه بسازند، اما موفق نشدند. بيشتر آنها از حرارتي مشابه چشمه هاي گرم زمين اوليه براي رسيدن بدين منظور استفاده مي كردند، اما جان ساترلند(John Sotherland) شرايط ديگر آن دوره همچون سرما، نور خورشيد و … را نيز اعمال كرد. در كمال شگفتي وي موفق شد به نيمي از ساختار RNAدست يابد! او باور دارد كه در آينده خواهد توانست RNA را در آزمايشگاه سنتز كند. با محصور كردن RNA در يك غشا فسفو ليپيدي كه آن هم در آزمايشگاه قابل سنتز است، يك شبه سلول به دست مي آيد. فرآيندي كه به نظر مي آيد طبيعت نيز براي رسيدن به سلول آن را طي كرده است.

آيا در آينده، منشا حيات در آزمايشگاه به دست خواهد شد؟ آيا اصولا حيات يك منشا و يك درخت دارد، يا آنطور كه برخي دانشمندان باور دارند دو درخت يا حتي بيشتر؟ اينها پرسشها و معماهايي است براي آينده! اگرچه ما هنوز منشا حيات را نيافتيم، اما به خوبي مي دانيم كه DNA تركيبي از مولكولهاي شيميايي است كه به سلول زندگي مي دهد. به احتمال بيشتر DNA بر روي سياره زمين توليد شده و درخت زندگي، تحت بنيان نظريه داروين رشد كرده است! DNA حامل كد ژنتيكي يا رمز منحصر به فرد هر موجود زنده براي تكثير خويش است. با محصور شدن DNA در پوسته يا غشا، ما شاهد پيدايش سلول هستيم كه به عنوان واحد حيات شناخته مي شود. يك سلول اگر چه خيلي كوچك است ، اما تمام رفتارهاي يك موجود زنده را دارد. غذا مي خورد، هضم مي كند، انرژي غذا را جذب و پسمانده را دفع مي كند و از همه مهم تر اينكه مشابه خود را تكثير مي كند! معماي حيات را بايد درون يك سلول جستجو كرد!

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



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

6 دیدگاه‌ها