آيا علم ميتواند خاستگاه حيات را توضيح دهد؟
همه راهها به شيمي پايه ختم ميشود
ترجمه: سپنتا نوروزيان
در حال حاضر هیچ توضيح علمي جامعي برای منشأ حیات وجود ندارد. اما گروههاي تحقيقاتي در سراسر جهان روی این راز کار میکنند. ما در اينجا به بعضي از اكتشافات آنها نگاهي مياندازيم. نظريه تكامل زيستي داروين ميگويد تمام زندگي روي زمين احتمالا از يك نوع موجود تكسلولي نسبتا ساده كه قادر به تكثير خود بوده و در گذشتههاي دور زندگي ميكرده، منشأ گرفته است. اين نظريه بر مبناي مشاهدات زيادي استوار است. يكي از آنها اين است كه وقتي موجودات زنده توليد مثل ميكنند، فرزندان آنها اغلب با خصوصيات جديدي كه تصادفا شكل گرفتهاند، متولد ميشوند؛ آنهايي كه خصوصيات منفي براي بقا دارند، از شانس كمتري براي زندهماندن و توليد مثل بهرهمندند، اما آنهايي كه ويژگيهاي جديد مثبتي دارند، شانس بيشتري نيز براي بقا دارند و آن ويژگيهاي مثبت را به فرزندان خود منتقل ميكنند. با گذشت چندين نسل، خصوصيات مثبتِ ايجادشده به اشكال ساده حیات اجازه ميدهد تا به اشكال پيچيدهتر تكامل پيدا كنند و حتي ميتواند آنها را به چندين گونه متفاوت از هم تقسيم كند. نگاهي دقيق به سوابق فسيلي کاملا نظريه داروين را تأیيد ميكند؛ وقتي در زمان به عقب برميگرديم، اشكال
حیات ساده و سادهتر ميشوند. سوابق فسيلي ميگويد تمام زندگي روي زمين از كلنيهاي سلولي ابتدايي به وجود آمده است كه اولينبار تقريبا در 3.5 ميليارد سال پيش شكل گرفتهاند. اما آن نخستين موجوداتِ توليدمثلكننده از كجا آمدند؟ حتي سادهترين باكتريهاي زنده امروزي پيچيدهتر از آن هستند كه يكباره از عدم به عرصه وجود آمده باشند. به علاوه اولين موجود توليدمثلكننده نميتوانسته از طريق تكامل زيستي به وجود آمده باشد، زيرا عملكرد تكامل زيستي خود نيازمند توليد مثل است. منشأ حيات به توضيح خاص خود نياز دارد. اميدواركنندهترين ايده در حال حاضر -ايدهاي كه به طور پیوسته اکتشافات تازهای را موجب میشود- اين است كه زندگي از شيمي به وجود آمده است! شيمي علم مطالعه ماده است؛ بهويژه اينكه اتمها چگونه با يكديگر تعامل كرده و تركيب ميشوند تا به مولكولها شكل دهند و چگونه آن مولكولها تعامل ميكنند و تركيب ميشوند تا سيستمها و ساختارهاي بزرگتر را شكل دهند. همه چيز از مواد شيميايي ساخته شده است؛ از هوايي كه تنفس ميكنيم، زميني كه روي آن راه ميرويم تا كفشهايي كه به پاي خود ميكنيم و حتي پايي كه درون آن كفشهاست، همه در نهایت
به شیمی میرسد. شيمي حيات از دو نظر خیلی مهم است؛ نخست اینکه، شيمي حيات به صورت مسيرهاي متابوليكي سازماندهي شده است. اگر شما به سلولهاي هر چيز زندهاي بنگريد، حتي گياهي كه شايد در نظرتان خيلي سرشار از زندگي به نظر نرسد، دنيايي از فعاليت مييابيد؛ واكنشهاي شيميايياي كه به صورت مداوم و در مسيرهايي منظم اتفاق ميافتند و هر واكنشي جرقه واكنش بعدي را ميزند. دانشمندان اين واكنشهاي عجيب را مسيرهاي متابوليكي مينامند. دومين اعجاب شيمي حيات، اين است كه سلولهاي زنده از مولكولهاي خاصي ساخته شدهاند؛ واحدهاي سازندهاي مانند آمينواسید و قند كه زماني ما فكر ميكرديم در بيرون از سلولهاي زنده قابل مشاهده نيستند. اين واحدهاي سازنده تركيب ميشوند تا ساختارهاي فوقالعاده پيچيده و منظم مانند ژنها، پروتئينها و غشاهاي سلولي را بسازند. در گذشته دانشمندان نميدانستند محرك فعاليتهاي عجيب حيات چيست و چگونه اين مواد شيميايي منحصربهفرد توليد ميشوند. آنها نتيجه گرفتند زندگي را یک انرژی اسرارآمیز تغذیه میکند. آنها اين انرژي را «نيروي حياتي» ناميدند. در سال 1828 يك شيميدان به نام فردريك وولر به طور تصادفي در آزمايشگاهش
اوره توليد كرد. اوره يكي از اجزاي اصلي ادرار است، يكي از موادي كه دانشمندان زمان او فكر ميكردند، فقط با کمک نیروی حیاتی درون بدن موجودات زنده تولید میشود. توليد مصنوعي اوره نشان داد كه شايد زندگي را نیرویی مرموز هدایت نمیکند، بلكه به وسيله واكنشهاي شيميايي طبيعي به پيش میرود؛ واكنشهايي كه ميتوان آنها را مطالعه و درك كرد. از آن زمان تاكنون، فعاليتهاي مولكولي و سلولي بيشماري در محيط آزمايشگاه دوبارهسازي شدهاند كه بهوضوح نشاندهنده اين است كه حيات با واكنشهاي شيميايي طبيعي به پيش ميرود و اشاره به اين دارد كه زندگي احتمالا از شيمي غيرزنده شكل گرفته است. دانشمندان اخيرا كشف كردند بسياري از واحدهاي سازنده زندگي، مثل آمينواسيدها و قندها، درون شهابسنگها هم وجود دارند؛ سنگهايي از فضاي بيرون كه بر زمين سقوط ميكنند. اين قضيه به ما ميگويد اين مولكولهاي بخصوص میتوانند به خودي خود در كل منظومه خورشيدي توليد شوند و احتمالا در زمين باستاني هم به ميزان زيادي وجود داشتند. ما همچنين فرايندي را كشف كرديم كه امروزه به تكامل شيميايي معروف است. وقتي مولكولهاي ساده با يك منبع انرژي رها ميشوند، با يكديگر
فعل و انفعالاتي انجام ميدهند و اغلب با گذشت زمان، مولكولهاي بزرگ و پيچيدهتري را شكل ميدهند. تجربههاي آزمايشگاهي نشان دادند زنجيرههاي واكنشهاي شيميايي ميتوانند توسعه پيدا كنند و بعضي از آنها شكل مسيرهاي متابوليكي حيات را به خود بگيرند! شگفتآور اينكه ما فهميديم مولكولهاي خاصي اين توانايي خارقالعاده را دارند تا به شكل خود-مونتاژ به ساختارهاي پيچيده و منظم تبديل شوند. بعضي از اين خود-مونتاژها كه به صورت كرههاي توخالي درميآيند، تقريبا مانند غشاي سلولهاي مدرن امروزي هستند. خود-مونتاژهای دیگر به شكل ستونهاي بلند درميآيند؛ بسیار شبيه به رشتههاي دياناي در موجودات زنده. دانشمندان هنوز پرسشهاي زيادي درباره منشأ زندگي دارند؛ چگونه انواع گوناگون مولكولها در ابتدا شروع به كار با يكديگر كردند تا درنهايت رمز ژنتيكي يا همان دياناي را توليد كنند؟ اولين موجوداتي كه توليد مثل ميكردند، واقعا چه شكلي بودند؟ آيا شبيه سلولهايي بودند كه امروز ميبينيم؟ يا اينكه چيزي خيلي سادهتر بودند؟ و درنهايت شايد جذابترين سؤال از بين همه اينها، حيات احتمالي در ديگر نواحي كهكشان چگونه شكل گرفت يا ميگيرد؟ خب، برگرديم
به سؤال اصلي، آيا علم ميتواند منشأ زندگي را توضيح دهد؟ علم منشأ زندگي را با همه جزئيات شرح نميدهد، اما محققان نظريهاي ساختهاند كه قصد دارد روزي از ابتدا تا انتها، شرح و توصيفي داشته باشد از اينكه چگونه شيمي پايه ميتواند به سلول زنده تبديل شود.
http://statedclearly.com/videos/can-science-
explain-the-origin-of-life
در حال حاضر هیچ توضيح علمي جامعي برای منشأ حیات وجود ندارد. اما گروههاي تحقيقاتي در سراسر جهان روی این راز کار میکنند. ما در اينجا به بعضي از اكتشافات آنها نگاهي مياندازيم. نظريه تكامل زيستي داروين ميگويد تمام زندگي روي زمين احتمالا از يك نوع موجود تكسلولي نسبتا ساده كه قادر به تكثير خود بوده و در گذشتههاي دور زندگي ميكرده، منشأ گرفته است. اين نظريه بر مبناي مشاهدات زيادي استوار است. يكي از آنها اين است كه وقتي موجودات زنده توليد مثل ميكنند، فرزندان آنها اغلب با خصوصيات جديدي كه تصادفا شكل گرفتهاند، متولد ميشوند؛ آنهايي كه خصوصيات منفي براي بقا دارند، از شانس كمتري براي زندهماندن و توليد مثل بهرهمندند، اما آنهايي كه ويژگيهاي جديد مثبتي دارند، شانس بيشتري نيز براي بقا دارند و آن ويژگيهاي مثبت را به فرزندان خود منتقل ميكنند. با گذشت چندين نسل، خصوصيات مثبتِ ايجادشده به اشكال ساده حیات اجازه ميدهد تا به اشكال پيچيدهتر تكامل پيدا كنند و حتي ميتواند آنها را به چندين گونه متفاوت از هم تقسيم كند. نگاهي دقيق به سوابق فسيلي کاملا نظريه داروين را تأیيد ميكند؛ وقتي در زمان به عقب برميگرديم، اشكال
حیات ساده و سادهتر ميشوند. سوابق فسيلي ميگويد تمام زندگي روي زمين از كلنيهاي سلولي ابتدايي به وجود آمده است كه اولينبار تقريبا در 3.5 ميليارد سال پيش شكل گرفتهاند. اما آن نخستين موجوداتِ توليدمثلكننده از كجا آمدند؟ حتي سادهترين باكتريهاي زنده امروزي پيچيدهتر از آن هستند كه يكباره از عدم به عرصه وجود آمده باشند. به علاوه اولين موجود توليدمثلكننده نميتوانسته از طريق تكامل زيستي به وجود آمده باشد، زيرا عملكرد تكامل زيستي خود نيازمند توليد مثل است. منشأ حيات به توضيح خاص خود نياز دارد. اميدواركنندهترين ايده در حال حاضر -ايدهاي كه به طور پیوسته اکتشافات تازهای را موجب میشود- اين است كه زندگي از شيمي به وجود آمده است! شيمي علم مطالعه ماده است؛ بهويژه اينكه اتمها چگونه با يكديگر تعامل كرده و تركيب ميشوند تا به مولكولها شكل دهند و چگونه آن مولكولها تعامل ميكنند و تركيب ميشوند تا سيستمها و ساختارهاي بزرگتر را شكل دهند. همه چيز از مواد شيميايي ساخته شده است؛ از هوايي كه تنفس ميكنيم، زميني كه روي آن راه ميرويم تا كفشهايي كه به پاي خود ميكنيم و حتي پايي كه درون آن كفشهاست، همه در نهایت
به شیمی میرسد. شيمي حيات از دو نظر خیلی مهم است؛ نخست اینکه، شيمي حيات به صورت مسيرهاي متابوليكي سازماندهي شده است. اگر شما به سلولهاي هر چيز زندهاي بنگريد، حتي گياهي كه شايد در نظرتان خيلي سرشار از زندگي به نظر نرسد، دنيايي از فعاليت مييابيد؛ واكنشهاي شيميايياي كه به صورت مداوم و در مسيرهايي منظم اتفاق ميافتند و هر واكنشي جرقه واكنش بعدي را ميزند. دانشمندان اين واكنشهاي عجيب را مسيرهاي متابوليكي مينامند. دومين اعجاب شيمي حيات، اين است كه سلولهاي زنده از مولكولهاي خاصي ساخته شدهاند؛ واحدهاي سازندهاي مانند آمينواسید و قند كه زماني ما فكر ميكرديم در بيرون از سلولهاي زنده قابل مشاهده نيستند. اين واحدهاي سازنده تركيب ميشوند تا ساختارهاي فوقالعاده پيچيده و منظم مانند ژنها، پروتئينها و غشاهاي سلولي را بسازند. در گذشته دانشمندان نميدانستند محرك فعاليتهاي عجيب حيات چيست و چگونه اين مواد شيميايي منحصربهفرد توليد ميشوند. آنها نتيجه گرفتند زندگي را یک انرژی اسرارآمیز تغذیه میکند. آنها اين انرژي را «نيروي حياتي» ناميدند. در سال 1828 يك شيميدان به نام فردريك وولر به طور تصادفي در آزمايشگاهش
اوره توليد كرد. اوره يكي از اجزاي اصلي ادرار است، يكي از موادي كه دانشمندان زمان او فكر ميكردند، فقط با کمک نیروی حیاتی درون بدن موجودات زنده تولید میشود. توليد مصنوعي اوره نشان داد كه شايد زندگي را نیرویی مرموز هدایت نمیکند، بلكه به وسيله واكنشهاي شيميايي طبيعي به پيش میرود؛ واكنشهايي كه ميتوان آنها را مطالعه و درك كرد. از آن زمان تاكنون، فعاليتهاي مولكولي و سلولي بيشماري در محيط آزمايشگاه دوبارهسازي شدهاند كه بهوضوح نشاندهنده اين است كه حيات با واكنشهاي شيميايي طبيعي به پيش ميرود و اشاره به اين دارد كه زندگي احتمالا از شيمي غيرزنده شكل گرفته است. دانشمندان اخيرا كشف كردند بسياري از واحدهاي سازنده زندگي، مثل آمينواسيدها و قندها، درون شهابسنگها هم وجود دارند؛ سنگهايي از فضاي بيرون كه بر زمين سقوط ميكنند. اين قضيه به ما ميگويد اين مولكولهاي بخصوص میتوانند به خودي خود در كل منظومه خورشيدي توليد شوند و احتمالا در زمين باستاني هم به ميزان زيادي وجود داشتند. ما همچنين فرايندي را كشف كرديم كه امروزه به تكامل شيميايي معروف است. وقتي مولكولهاي ساده با يك منبع انرژي رها ميشوند، با يكديگر
فعل و انفعالاتي انجام ميدهند و اغلب با گذشت زمان، مولكولهاي بزرگ و پيچيدهتري را شكل ميدهند. تجربههاي آزمايشگاهي نشان دادند زنجيرههاي واكنشهاي شيميايي ميتوانند توسعه پيدا كنند و بعضي از آنها شكل مسيرهاي متابوليكي حيات را به خود بگيرند! شگفتآور اينكه ما فهميديم مولكولهاي خاصي اين توانايي خارقالعاده را دارند تا به شكل خود-مونتاژ به ساختارهاي پيچيده و منظم تبديل شوند. بعضي از اين خود-مونتاژها كه به صورت كرههاي توخالي درميآيند، تقريبا مانند غشاي سلولهاي مدرن امروزي هستند. خود-مونتاژهای دیگر به شكل ستونهاي بلند درميآيند؛ بسیار شبيه به رشتههاي دياناي در موجودات زنده. دانشمندان هنوز پرسشهاي زيادي درباره منشأ زندگي دارند؛ چگونه انواع گوناگون مولكولها در ابتدا شروع به كار با يكديگر كردند تا درنهايت رمز ژنتيكي يا همان دياناي را توليد كنند؟ اولين موجوداتي كه توليد مثل ميكردند، واقعا چه شكلي بودند؟ آيا شبيه سلولهايي بودند كه امروز ميبينيم؟ يا اينكه چيزي خيلي سادهتر بودند؟ و درنهايت شايد جذابترين سؤال از بين همه اينها، حيات احتمالي در ديگر نواحي كهكشان چگونه شكل گرفت يا ميگيرد؟ خب، برگرديم
به سؤال اصلي، آيا علم ميتواند منشأ زندگي را توضيح دهد؟ علم منشأ زندگي را با همه جزئيات شرح نميدهد، اما محققان نظريهاي ساختهاند كه قصد دارد روزي از ابتدا تا انتها، شرح و توصيفي داشته باشد از اينكه چگونه شيمي پايه ميتواند به سلول زنده تبديل شود.
http://statedclearly.com/videos/can-science-
explain-the-origin-of-life