فرض کنید در لحظه ای جادویی به زمین باستانی در ۴٫۵ میلیارد سال پیش منتقل شدید. اگر دوباره در لحظه ای جادویی به زمان حال برگردید پیدایش حیات را جادو خطاب میکنید. تنوع گونه های زمینی را میتوان تا حد زیادی از طریق نظریه تکامل داروین توضیح داد. فرآیندی که میلیاردها سال به طول انجامید تا بشر آغازین در ۵ میلیون سال پیش بر روی زمین پا بگذارد. اما این تکامل باید نقطه شروعی داشته باشد. اگر از سیاره دیگری آمدیم نقطه شروع حیات آنجا چه بوده؟ اگر در زمین متولد شدیم اولین حیات زمین از کجا آمد؟ ذهن شما هر چقدر کمالگرا و تطبیق ناپذیر باشد متقاعد خواهد شد که حیات از کجا پدید آمده.

اولین شکل از زندگی باید مقطعی داشته باشد. باید از ماده ای غیر زنده شروع شده باشد. اما چگونه ممکن است فرآیند های زمین شناسی و فیزیک و شیمی دقیقا به درستی ترکیب شوند؟ چگونه اولین حیات زنده را از مواد غیر زنده تولید شدند؟ این برای بسیاری از مردم توجیح ناپذیر است. آیا نقشه ای وجود داشته؟ چگونه به خودی خود این حیات خود را ساخته؟ چگونه به خودی خود این حیات رشد کرده؟

منشا موجودات زنده یا تکامل

منشا موجودات زنده از مواد معدنی یا غیرزنده ابیوژنز (به انگلیسی:Abiogenesis تلفظ امریکن: اِ بایوُ جِنِسِس) نامیده میشود. نباید ابیوژنز را با تکامل اشتباه گرفت. ابیوژنر تکامل نیست. تکامل فرآیند توسعه یا تنوع موجودات زنده از اشکال قبلی موجودات زنده است. تکامل چیزی درباره پیدایش زندگی برای اولین بار در زمین ارائه نمیدهد. پس اولین موجود زنده از کجا آمد؟

اولین حیات زمین از کجا آمد؟

سوال اصلی مقاله ما این است: اولین حیات زمین از کجا آمد؟

علی رغم تمام تغییرات باور نکردنی که امروزه در موجودات زنده بوجود آمده، همه موجودات چه آغازی چه باکتری چه گیاه و چه جانور و چه ویروس از سه عنصر بنیادین تشکیل شدیم:

۱-نوکلئیک اسید ها:

تشکیل دهنده DNA و شکل ساده تری به نام RNA شامل نقشه های زندگی و مولکول های خود تکثیر. برای تشکیل یک نوکلئیک اسید نیاز به یک گروه فسفات و یک قند پنج کربنه و یک گروه نیتروژن بیس است.

۲-پروتئین ها:

انجام دهنده اعمال سلولی در بدن شما که هر آنچه که تصور کنید از آنها نشات میگیرد

۳-لیپید ها:

نوعی ساده از چربی ها که در هر سلول موجودات زنده وجود دارد

قبل از اینکه هر موجود زنده ای وجود داشته باشد این سه چیز باید وجود داشته باشند.

باید خاطرنشان کنیم که مهمترین بخش در این ترکیب لیپید ها هستند چرا که دیواره سلولی را تشکیل میدهند. دیواره سلولی مانع از بین رفتن نوکلئیک اسید ها میشود و عناصر را در کنار هم جمع میکند. پس هر مطالعه ای درباره ابیوژنز باید از لیپید ها شروع شود.

لیپید ها از کجا آمدند؟

در گذشته تصور میشد که لیپید ها فقط در موجودات زنده تولید میشوند. ولی آزمایش ها نشان داده اند که وقتی مونوکسید کربن و هیدروژن با مواد معدنی موجود در پوسته زمین در کنار هم باشند و حرارت وجود داشته باشد لیپید ها به وجود می آیند. ما خوش شانس بوده ایم چرا که همه این اجزا در جو ثانویه زمین وجود داشته اند!!!

الان شاید بگویید آهان پس اولین سلول ها به وجود آمدند. نه در واقع این بخشی از آن بود. البته که لیپید ها قابلیت خود آرایی به شکل کره دارند. ان خود آرایی در واقع نشات گرفته از سر آب دوست و دو دم آبگریز است. اما این کافی نبود. وقتی ساختار نمک و یا منیزیم وجود داشته باشد این خود آرایی از بین میرود.

مشکل از این هم بزرگتر میشود. RNA و DNA برای حیات خود به این مولکول ها نیاز دارند. تصور میشود که اقیانوس های زمین کاملا نمکی بوده اند پس این نظریه کمی دچار اختلال میشود. اما در سال ۲۰۱۹ محققان دانشگاه واشنگتن نشان دادند ساختار لیپید ها در جایی که آمینو اسید ها وجود دارند متلاشی نمیشوند. آمینو اسید ها چه هستند؟ مواد تشکیل دهنده پروتئین ها!!!

چیزی که در این تحقیق مهم است این است که نشان میدهد پروتئین و لیپید چقدر به هم وابسته اند.

DNA و RNA از کجا آمدند؟

اینها مهمترین بخش خود تکثیر کننده سلول ها هستند که صفات شما را با کمک هم میسازند. اطلاعات ژنتیکی در DNA زخیره میشود و RNA وظیفه ساخت پروتئین ها از روی DNA را دارد. RNA ها در واقع رشته نصف شده  DNA هستند. RNA ها اولین بار توانستند با پیوند های یگانه و دوگانه DNA را بسازند. پس بیایید ببینیم چگونه اولین بار RNA از مواد غیر زنده ساخته شد؟

واقعیت این است که پاسخ به این پرسش چندان کار ساده ای نیست. در واقع این یک مانع بزرگ برای هر نظریه زیست زایی است. آخرین تحقیقات درباره RNA میگویند این مولکول زیستی از سه جز شیمیایی تشکیل شده. گروه فسفات که به یک قند پنج کربنه پیوند خورده و چیزی میله مانند از قند پنج کربنه بیرون زده است که نوکلئید نامیده میشود تشکیل شده است.

تحقیقاتی که برای اثبات نحوه تشکیل اولین RNA انجام شد چه بودند؟

اینکه محیط گذشته زمین را در حالات مختلف شبیه سازی کنیم و به دنبال نقطه تشکیل RNA بگردیم تاحد زیادی ناموفق بوده است. دلیل این امر کمی پیچیده است. سلول های بدن شما به آنزیم های پیچیده نیاز دارند تا سازندگان RNA را قبل از ترکیب و تشکیل پلیمر ها به هم نزدیک کند. این آنزیم ها خود نیاز به وجود RNA دارند تا بتوانند ساخته شوند. در تحقیق بسیار مهمی در سال ۲۰۰۹ محققان موسسه پلی تکنیک رنسلیر در نیویورک نشان داد RNA امروزی روی سطح خاک رس میتواند مانند کاتالیزور عمل کند. در عمل کاتالیز کردن واکنش خاک رس RNA خود کار آنزیم ها را ناخواسته انجام میدهد.

همچنین آزمایشات دیگری انجام شد و احتمالاتی مبنی بر اینکه محیط اولیه زمین که پر از شهاب سنگ ها و غبار بین سیاره ای بوده توانسته اند شرایط مناسب برای پلیمریزه شدن RNA را تشکیل داده باشند. آنها نشان دادند که چرخه مرطوب-خشک این محیط برای پلیمریزایسیون RNA بسیار مفید است.

نظریه های دیگری نیز مطرح شده که احتمالا چنین پلیمر هایی در مدت کوتاهی پس از شکل گیری آن در اوایل ۴٫۱۷ میلیارد سال پیش روی زمین وجود داشته. این یعنی این پلیمر های معدنی با استفاده از نور فرابنفش که عامل اصلی تغییرات ژنتیکی و تجزیه پلیمر هاست توانسته این پلیمر معدنی را به RNA آلی تبدیل شود.

چه شد که پروتئین ها به وجود آمدند؟

تا اینجا دو عنصر مهم از حیات به وجود آمدند. لیپید ها برای محافظت از RNA و DNA و ساختار سلولی و RNA و DNA برای تقسیم و کنترل سلول. اما پروتئین ها چه شد که به وجود آمدند؟

در ۱۹۵۰ میلادی چندین آزمایش توسط استنلی میلر و هارولد اوری تایید کرد که تشکیل طبیعی اسید های آمینه یعنی تشکیل دهنده پروتئین ها و اجزای پروتئین ها و سایر ترکیبات آلی بدون مواد آلی در خارج از جو اولیه زمین ممکن است. پس مواد سازنده پروتئین ها احتمالا در اوایل تشکیل زمین وجود داشته اند اما شرایط تا بعد از تشکیل لیپید ها برای ساخت پروتئین مهیا نبوده.

به نظر میرسد که تشکیل بسیاری از انواع مولکول های آلی به آسانی انجام میشود اما من تاکنون فقط راه هایی را گفتم که میتواند به طور جدی باعث تشکیل عناصر اولیه حیات شود. ممکن است الان بگویید خب الان همه چیز مهیا شده!!! باید بگم که نه!!! درست است که الان تمام عناصر سازنده یک سلول موجود هستند اما این لزوما به معنی این نیست که الان همه آنها برای تشکیل سلول گرد هم آمده اند!!!

چه شد که همه عناصر اصلی باهم حیات را ساختند؟

چگونه مولکول های پیچیده باهم یکجا جمع میشوند تا خودهمانند سازی کنند و به یک موجود زنده تبدیل بشوند؟

اگر بخواهیم صادق باشیم هنوز این سوال پاسخ قطعی ندارد اما فرضیه هایی موجود است. استدلال های آفرینش گرایانه وجود دارد مانند اینکه اگر تمام اجزای یک ساعت را در یک قوطی بریزیم و آنرا برای یک میلیون سال هم بزنیم و هیچ قطعه ای خراب نشود قطعا یک ساعت خواهیم داشت.

برخی از افراد به فرضیه دانشمندانی مثل هویل و چاندرا ویکراماسینگ اعتقاد دارند. این فرضیه میگوید احتمال اینکه مواد شیمیایی موجود در یک باکتری ساده به طور تصادفی به وجود بیایند ۱ در ۱۰ به توان ۴۰۰۰۰ است!!! پس در نتیجه این یک غیرممکن مجازی است.

آمار هایی وجود دارد که میگوید شانس ایجاد یک مولکول پروتئین به صورت تصادفی ۱ در ۱۰ به توان ۴۵ باست.باید در نظر داشت که خب شاید این احتمال بسیار کم باشد اما اگر این احتمال را در مناطق وسیع در نظر بگیریم میبینیم تعداد زیادی آمینو اسید برای تشکیل پروتئین ها در طی میلیون ها سال وجود داشته است. اما آرگومان اجزای ساعت در قوطی بیش از حد ساده سازی شده اند. آنها اشکال پیچیده سلول های زنده را نادیده میگیرند. قطعا هم باکتری امروزی در اولین اتفاق به صورت پیچیده به وجود نیامده است!!!

یک نظریه بسیار محکم وجود دارد و آن این است که اولین سلول یک باکتری ساده با DNA شش جزئی که ساده ترین شکل ممکن است و یک لایه لیپید بوده است.

مسئله آغاز تکامل مسئله ای سخت…

اینکه چگونه این تکامل شروع شد یک مسئله سخت است. حتی اگر تکامل اتفاق می افتاد مشکل ساز بوده. تکامل شیمیایی با تکامل بیولوژیکی یکسان نیست که ژن های ضعیف حذف میشوند و ژن های قوی باقی میمانند. تکامل شیمیایی احتمال شکست هم دارد. اینکه چگونه پیچیدگی مورد نیاز برای تکامل بیولوژیکی ایجاد شده کمی بحث برانگیز است.

در سال ۲۰۱۴ جرمی انگلند استاد فیزیک انشگاه MIT از نظر ریاضی نشان داد که نیروی محرک تکامل شیمیایی ممکن است در قانون دوم ترمودینامیک نیوتون پنهان باشد!!! این محرک آنتروپی است. از دیدگاه فیزیک تنها چیزی که موجودات زنده را از غیر زنده متمایز میکند، توانایی جذب انرژی و تبدیل آن به گرما است.

انگلند استدلال میکند که وقتی سلول در معرض یک منبع انرژی خارجی مثل خورشید قرار میگیرد، هر گروه از مولکول ها خود را بازسازی میکند تا انرژی بیشتری را از بین ببرند (تبدیل به انرژی گرمایی کنند). او میگوید این در واقع نیروی محرک تکامل شیمیایی است. این میتواند در طی میلیون ها سال باعث پیدایش موجودات زیاد با ژن های ناقص بشود که در اتلاف انرژی فوق العاده کارآمد هستند.

این نظریه بیشتر توسط مقاله ای در سال ۲۰۱۱ پشتیبانی میشود. کارو میکالین در این مقاله نشان داد RNA و DNA میتوانند با جذب نور فرابنفش به طور کلی تغییر ساختار دهند و به طور شیمیایی ژن های ناقص تشکیل بدهند. این تکاملات ساده شیمیایی در طی سالیان سال احتمالا منجر به تشکیل تکامل بیولوژیکی بی نقص شدند. این تکامل شیمیایی مهمترین نقطه صعود زندگی روی زمین بود. به محض اینکه تکامل شیمیایی ویروس ها و باکتری های تکامل یافته را ساخت، تکامل بیولوژیکی وارد عمل شد.

مدرکی داریم که بگوییم زندگی به شیوه ای که در این مقاله گقته شد به وجود آمده؟ نه، حداقل هنوز نه. اما محکم ترین نظریات سعی شد در این مقاله توضیح داده شود. این بیشترین دانشی است که بشر از آغاز حیات اولیه میداند.

اما تکامل بیولوژیکی چیست؟

در واقع هنوز عامل اصلی این تکامل مشخص نیست. برخی از منابع میگویند این تکامل به دلیل تغییرات ریز و درشت در سبک زندگی و محیط زندگی جانداران بوده. نظریه های دیگری هم به تازگی مطرح شده که بسیار محکم هستند و حتی نحوه تشکیل ویروس کرونا را هم توجیح میکنند.

طبق یکی از محکم ترین نظریات تکامل بیولوژیکی به ویروس ها میرسیم. ویروس ها در طی سالیان سال با تکامل شیمیایی به اشکال مختلف در آمدند. یکی از این اشکال ساختار مشابه دیگر ویروس ها را ندارد. این ویروس ها با اینکه از قوانین ویروس بودن تبعیت میکنند اما برخلاف دیگر ویروس ها هسته دارند. این ویروس ها میتوانند ژن را دستکاری کنند.

ویروس ها برکجا تاثیر میگذارند؟

خب تعداد این ویروس ها زیاد نیست و نمیتوانند تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار دهند. این ویروس ها سلولی را انتخاب میکنند که آغازگر زندگی فرزندان موجود است. این سلول خاص که میتواند بدن موجودی جدید را تشکیل دهد تخمک نامیده میشود. تخمک در بدن جنس ماده تشکیل میشود. این ویروس ها تخمک را هدف قرار داده و دستکاری ژنتیکی انجام میدهند. این دستکاری قابل توجه نیست اما در طی میلیون ها سال میتواند نسل را تغییر دهد. دقیقا همان روشی که شامپانزه ها را به انسان تبیدیل کرد.

خب الان حتما میپرسید توجیح ویروس کرونا چیست؟ پاسخ ساده است!!!

این ویروس ها برای اینکه ژن های ناقص و ناسازگار به نسل های بعدی منتقل نشوند ویروس ها و باکتری های کشنده تولید میکنند. اگر ژن بدن مقاوم نباشد آن ژن از بین میرود. این قانون ترسناک و در عین حال باعث پیشرفت ژنتیک ها و ازبین رفتن ژن های نامرغوب و ناسازگار میشود. ویروس کرونا یکی از همان ویروس هاست که بدن های ناسازگار با مشکلات هوا را نابود میکند. اما این مسیر با ۴۰۰ سال یا ۱۰۰۰ سال بیماری و مرگ پایان نمیابد این تکامل حداقل ۱ میلیون سال به طول می انجامد.

همانطور که شامپانزه ها در طی میلیون ها سال برترین ژن های خود را منتقل کردند تا در ۱٫۹ میلیون سال پیش انسان نخستین خلق شود ما نیز میلیون ها سال باید برای نسل بعدی زمان صرف کنیم. نسل بعدی قطعا سازگار تر از ماست. نمیدانیم که نسل بعدی باهوش تر از ماست یا نه. چیزی که میدانیم این است: نسل بعد هیچ افتی نسبت به ما نخواهد داشت بلکه سازگار تر با محیط زمین خواهد بود و حداقل یک ارتقا در یک بخش از او خواهیم داشت. ارتقا نسل ما مغز ما بود. کسی چه میداند که ارتقا نسل بعدی چیست؟

irunisenter.com

نويسنده: محمد امامی