ورود به حساب کاربری
ایجاد حساب کاربری
کلمه عبور را فراموش کرده‌اید؟
ویرایش حساب کاربری

شارژ اعتبار
سوابق خرید
ردیف فاکتور تاریخ مبلغ (تومان) شرح تراکنش کد رهگیری

30 شماره آخر

  • شماره 3455 -
  • ۱۳۹۸ پنج شنبه ۳۰ خرداد
روزنامه در یک نگاه
امکانات
روزنامه در یک نگاه ورق بزنید دریافت همه صفحات
تبلیغات
ایرانول سپیدار شهروند نارون

پیدایش و فرگشت حیات به روایت «استوارت کافمن»

جهان هستی در پسِ فیزیک

سروش سارابی. پژوهشگر منشأ حیات

حیات روی کره زمین یک معمای شوق‌انگیز است؛ جورچینی است که با پیداشدن هر قطعه آن، تصویر شگفت‌انگیزش بیش ‌از پیش نمایان می‌شود. تاریخ پیدایش بنیان‌های حیات مانند هر پدیده دیگری هم‌زمان با پیدایش اولین اتم‌ها در جهان هستی بوده است. به نظر می‌رسد اولین‌باری که فرایندهای حیاتی برای گونه ما حائز اهمیت شده است، در آغاز دوران یکجانشینی گونه هوموساپینس بوده باشد. اجداد ما در آن دوران فهمیده بودند می‌توانند برخی از فرایندهای مرتبط با حیات را کنترل کنند. آنها آموخته بودند که می‌توان برخی از گیاهان یا جانوران را اهلی کرده و با کنترل آنها، برخی از مشکلات خود را که تا پیش از آن در دوران قبل از یکجانشینی با آنها روبه‌رو بودند، حل كنند. در دوران مدرن امروز، حیات و تمامی مفاهیم وابسته به آن، شکل جدیدی برای گونه ما پیدا کرده است. حیات امروز انگیزه‌ای قدرتمند است برای کشف و هرچه علم در حوزه‌های مختلف پیشرفت می‌کند، درک ما نیز از چگونگی آغاز و پیشرفت آن عمیق‌تر می‌شود. چه زیباست غواصی در این اقیانوس ژرف.
روزی که چارلز داروین بزرگ با دستاوردهایش زیست‌شناسی و حیات را دگرگون کرد، هیچ‌کس از وجود DNA خبر نداشت تا زمانی که جيمز واتسون و فرانسيس کریک نشان دادند چگونه وقوع تفکرات داروین در مکانیسم‌های حیاتی امکان‌پذیر است. از آن زمان‌ها بسیار گذشته است و امروز دانش ما درباره آغاز حیات، از پیدایش اولین سلول‌های زنده تا تمام حیاتی که امروز روی کره زمین می‌شناسیم، بسیار جامع و مستند است. درباره چگونگی آغاز حیات و چگونگی مکانیسم‌هایی که به‌‌عنوان نیروی پیشرانه حیات در مسیری که در آن قرار گرفته و موفق شده است، هنوز پرسش‌هایی وجود دارد. در میان این پرسش‌ها، بی‌جان‌زایش یا آبیوژنسیس که دانش بررسی چگونگی آغاز یک ماشین حیاتی از مواد اولیه شیمیایی است، رازهای فراوانی همراه خود دارد. درباره داستان پیدایش حیات که پیش ‌از این در صفحه علم روزنامه «شرق» به آن پرداخته بودم، دو جنبه از حیات شامل چگونگی پیدایش گونه‌ها از اولین موجودات تک‌سلولی و چگونگی پیدایش اولین سلول‌های زیستی از مواد اولیه شیمیایی بی‌جان را به شکل کلی بررسی کردم. در بخش فرگشت داستان حیات، به‌ واسطه دستاوردهای شگرف داروین، واتسون- کریک و تمام دانشمندان حوزه‌های مختلف علم تا به امروز، مسیر روشن و مستندی داریم؛ اما در بخش اول یا بی‌جان‌زایش نیازمند حل پرسش‌های مختلفی هستیم. پروفسور استوارت کافمن، پزشک آمریکایی، زیست‌شناس نظری و محقق سیستم‌های پیچیده است که درباره منشأ حیات روی کره زمین تحقیق می‌کند. کافمن برنده جوایز مختلف و دارای سوابق تدریس و تحقیقات در دانشگاه‌های گوناگون است. او از سال ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۹ شش کتاب مهم در حوزه حیات و مفاهیم وابسته به آن و ده‌ها مقاله علمی در ژورنال‌های مختلف تخصصی نوشته و منتشر کرده است. جدیدترین کتاب پروفسور کافمن (A World Beyond Physics: The Emergence & Evolution of Life) که کمتر از دو ماه پیش چاپ و منتشر شد، دربرگیرنده مطالب بسیار مهمی درباره فرایندهای بی‌جان‌زایش است. کافمن عنوان جهان هستی در پس فیزیک؛ پیدایش و فرگشت حیات را برای کتاب خود در نظر گرفته است که به نظر می‌رسد برای این کتاب عنوانی بسیار درخور و شایسته است. او در این کتاب مسئله بسیار مهم نقش قوانین فیزیک در فرایندهای بی‌جان‌زایش را به‌عنوان محور اصلی در نظر گرفته و توضیح می‌دهد چگونه قوانین فیزیک می‌تواند برای پیدایش فرایندهای تکثیر مولکولی، متابولیسم تا رسیدن به پروتوسل از یک محیط شیمیایی پیچیده توضیح ارائه کند. کافمن در این کتاب بیش ‌از این هم پیش می‌رود تا جایی که می‌پرسد آیا قوانین فیزیک می‌توانند برای فرگشت حیات از سلول‌های اولیه تا آنچه امروز ما به‌عنوان زندگی روی کره زمین می‌شناسیم، توضیح ارائه کنند.
به بهانه معرفی این کتاب مهم و به‌ واسطه آغاز جذاب کتاب، قصد دارم در میان معرفی این اثر شکوهمند به مسئله سؤال‌برانگیزی در پیدایش حیات که محل مناقشه ناباوران به علم قرار دارد و از آن به‌عنوان یکی از ابزارهای مخالفت با تئوری علمی فرگشت استفاده می‌کنند، پاسخ بدهم. البته بهتر است بگویم پروفسور کافمن به زیبایی برای این گروه از افراد پاسخی ارائه کرده و من تنها موضوع را به زبان ساده‌تر مطرح خواهم کرد؛ درعین‌حالی که به نوشته کتاب از سوی ایشان وفادار خواهم ماند. پروفسور کافمن کتاب خود را با موضوع بسیار مهم و چالش‌برانگیز در حوزه حیات و فرگشت شروع می‌کند؛ مناقشه ساخته‌شدن پروتئین‌ها که از سوی مخالفان تئوری علمی فرگشت به‌عنوان نقصی در مکانیسم تکامل حیات مطرح می‌شود. البته هدف کافمن از طرح این موضوع، ارائه پاسخ به ادعای این افراد نبود؛ بلکه برای تشریح مباحث آتی خود نیاز به توضیح یک مفهوم در علم آمار داشته است.
پروفسور کافمن برای طرح این مسئله ابتدا سؤال می‌کند: آیا فرایندهای بنیادی و ابتدایی جهان هستی تمام انواع اتم‌ها را ساخته است؟ و در پاسخ می‌نویسد: بله همین‌طور هست. بوزون‌ها و فرمیون‌ها به ‌تمامی حالات ممکن به یکدیگر متصل شده‌اند تا بیشتر از صد عنصر که بلوک‌های سازنده همه مواد هستند را به وجود آورند. او در ادامه می‌پرسد: آیا فرایندهای بنیادی و اولیه جهان هستی همه ساختارهای پیچیده را به وجود آورده است؟ و در پاسخ می‌گوید: خیر، نه همه ساختارهای پیچیده را. اغلب ساختارهای پیچیده در ابتدای پیدایش جهان هستی و فرایندهای بنیادی آن، اصلا وجود نداشته‌اند. پروفسور کافمن برای توضیح بیشتر موضوع این‌گونه ادامه می‌دهد: یک مثال ساده برای علت پاسخ نه به سؤال قبل می‌تواند پروتئین باشد. پروتئین‌ها توالی خطی از 20 نوع آمینواسید هستند (آلانین، فنیل‌آلانین، تریپتوفان، لیزین و...). برای به‌وجودآمدن هر پروتئین مشخص تنها یک چیدمان خاص از توالی انواع آمینواسیدها در امتداد هم (به شکل یک زنجیره اصلی از آمینواسید) ممکن خواهد بود که توسط پیوندهای پپتیدی به یکدیگر متصل می‌شوند. علاوه بر این توالی خاص برای ساخت هر پروتئین ساختار هندسی پیچ‌وتاب‌خوردگی این زنجیره آمینواسیدی، خود یک روش پیچیده برای تأمین کارکرد پروتئین در سلول است. یک پروتئین معمولی در انسان یک توالی خطی از حدود 300 آمینواسید است و البته برخی دیگری از پروتئین‌ها هم هستند که طولی بیش از هزاران آمینواسید دارند. اکنون تصور کنید یک توالی به طول 200 آمینواسید داریم؛ در این حالت چند پروتئین می‌تواند وجود داشته باشد؟ ازآنجایی‌که برای هر محل از این توالی می‌تواند 20 آمینواسید وجود داشته باشد و طول این توالی را 200 آمینواسید در نظر گرفتیم، پس تعداد 20 به توان 200 پروتئین می‌تواند در یک توالی 200تایی به وجود بیاید. چیزی حدود 10 به توان 260 نوع پروتئین (260 صفر را در مقابل یک عدد تصور کنید!). درواقع نتیجه برای یک توالی 200تایی عددی فرانجومی خواهد بود. حالا اگر از بعد مدت‌زمان ساخت برای هر پروتئین به این عدد نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که جهان هستی، به‌صورت مستقیم مثل فرایند تولید اتم‌ها، در بهترین حالت نمی‌توانسته است چیزی بیشتر از کسر کوچکی از این تعداد را به وجود آورده باشد. در بهترین تخمین ما عمر جهان هستی چیزی حدود 13.7 میلیارد سال یا 10 به توان 17 ثانیه است. در حدود 10 به توان 80 ذره در این جهان هستی که می‌شناسیم، وجود دارد و به لطف مکانیک کوانتومی می‌دانیم که کوتاه‌ترین زمانی که یک پدیده در جهان هستی می‌تواند رخ دهد، زمان پلانک است یعنی تقریبا 10 به توان 43- ثانیه.
این محاسبات نشان می‌دهد اگر تمام ذرات موجود در جهان هستی از ابتدای بیگ‌بنگ تاکنون هیچ کار دیگری جز تولید پروتئین انجام نداده باشند، تنها کسر کوچکی از تعداد پروتئین‌های ممکن برای یک توالی 200تایی از آمینواسیدها می‌تواند ساخته ‌شده باشد. در اینجا مخالفان فرگشت به ‌اشتباه از این محاسبات سوءاستفاده کرده و می‌گویند که احتمال به‌وجودآمدن موجودات زنده بر اساس تصادف ممکن نیست. پس فرگشت به‌عنوان یک فرایند وابسته به تصادف نمی‌تواند منجر به پیدایش گونه‌های زيستي شود. در اینجا مخالفان فرگشت دو اشتباه بزرگ بنیادی می‌کنند. اول اینکه فرگشت موجودات زنده هیچ ارتباطی به فرایند تصادفی ندارد. فرگشت یک چارچوب برای تعریف چگونگی پیدایش گونه‌های زیستی است. درواقع فرگشت در چارچوب کلی خود اصلا تابع تصادف نیست بلکه مزیت زیستی صفات گونه‌ها، بدون دخالت هیچ حالت تصادفی، رکن اصلی فرگشت موجودات زنده است. تنها بخش تصادفی فرایندهای زیستی می‌تواند بروز برخی از جهش‌های ژنتیکی به‌عنوان یکی از علل بروز صفات جدید باشد؛ اما اشتباه دوم آنها برگرفته از همین محاسباتی است که پروفسور کافمن در این بخش آورده است. در اینجا پروفسور کافمن قصد دارد دقیقا به همین نکته اشاره کند که جهان هستی قادر به تولید ساختارهای پیچیده نبوده و تنها اتم‌ها ناشی از فرایندهای بنیادی جهان هستی هستند. پس با توجه به اینکه جهان هستی نمی‌توانسته است سازنده ساختارهای پیچیده باشد، چگونه پیدایش این ساختارها را می‌توان توضیح داد؟ در اینجا پروفسور کافمن مفهوم «فرایندهای تاریخچه‌دار»(Historical Process)  را مطرح می‌کند. منظور از فرایندهای تاریخچه‌دار فرایندهایی هستند که تاریخچه وضعیت‌های پیشین خود را حفظ می‌کنند و در ادامه جهت رسیدن به پایداری تنها تغییرات مورد نیاز را اعمال می‌کنند. اجازه دهید مثال ساده‌ای برای توضیح این مفهوم بزنم. فرض کنید هزار گوی وجود دارد که هیچ‌کدام اندازه‌های یکسانی ندارند و قرار است که این گوی‌ها بدون دخالت مستقیم بر اساس اندازه از بزرگ به کوچک مرتب شوند. اگر قرار باشد هر بار به‌صورت تصادفی این گوی‌ها چیده شوند تعداد دفعات ممکن تا زمانی که یک حالت صحیح از چیدمان موردنظر رخ دهد بسیار زیاد خواهد شد و در زمان منطقی، نشدنی است، اما اگر در محل قرارگرفتن این گوی‌ها گودال‌هایی به‌اندازه همه گوی‌ها به ترتیب وجود داشته باشد با هر چیدمان تصادفی ممکن است یک یا چند گوی در گودال هم‌اندازه خود قرار گرفته و از مراحل تکرار چیدمان تصادفی خارج شوند.
در واقع این فرایند وابسته به تاریخچه پیشین خود است و گوی‌هایی را که در مکان مناسب قرار دارند، در ادامه حالات تصادفی چیدمان قرار نمی‌دهد و بدیهی است که در نهایت در زمان بسیار کوتاه‌تر و تعداد دفعات بسیار کمتری، امکان مرتب‌سازی این گوی‌ها بر اساس چیدمان تصادفی وجود خواهد داشت. در فیزیک به این نوع حفظ تاریخچه، غیرارگودیک (Nonergodic) گفته می‌شود. در واقع فرایندهای ارگودیک، فرایندهایی هستند که تا قبل از رسیدن به پایداری همه وضعیت‌های ممکن خود را در یک‌ زمان منطقی تجربه می‌کنند؛ مانند حالت اول در مثال مرتب‌سازی گوی‌ها که هنوز گودال‌ها وجود نداشت. در مقابل فرایندهای غیرارگودیک همه حالت ممکن خود را تجربه نمی‌کنند؛ مانند بخش دوم مثال گوی‌ها یا ساخته‌شدن یک پروتئین از آمینواسیدها. در واقع اشتباه دوم بنیادی مخالفان فرگشت که متکی بر مشکل زمان در پیدایش پروتئین‌هاست، بر اساس تصور اشتباه آنها مبنی بر ارگودیک‌بودن فرایند است؛ درحالی‌که فرایند پیدایش پروتئین‌ها، فرایندی غیرارگودیک است. در واقع می‌توان گفت جهان هستی درباره پیدایش اتم‌ها ارگودیک بوده، ولی در مقابل پیدایش مولکول‌های پیچیده غیرارگودیک است. در ادامه پروفسور کافمن به بررسی نقش قوانین فیزیک در فرایندهای زیستی می‌پردازد و به مفاهیمی مانند ارگانیسم از زوایای دیگری نگاه می‌کند.
در فصل دوم کتاب، پروفسور کافمن درباره چگونگی امکان بروز یک عملکرد از یک فرایند صحبت می‌کند. در واقع اینکه چگونه یک کارایی می‌تواند به وجود بیاید. در فصل سوم کتاب به مجموعه مباحثی پرداخته می‌شود که می‌تواند چرایی و چگونگی امکان تکثیر یک ارگانیسم را بر مبنای قوانین فیزیک توضیح دهد. در فصل چهارم، بنیادهای پیدایش حیات مانند جهان RNA و جهان لیپیدها در کنار سایر مفاهیمی مانند نیرو پیشرانه حیات بررسی می‌شوند. در این بخش‌ها نقش قوانین فیزیک در امکان پیدایش بنیان‌های اولیه حیات به‌عنوان نیروی محرکه بررسی می‌شود. پروفسور کافمن در فصل پنجم این کتاب به مسئله متابولیسم می‌پردازد و اینکه فرایند متابولیسم چگونه می‌تواند به وجود بیاید. فصل ششم درباره ساختارهای پیش از پیدایش سلول با عنوان پروتوسل است. پروتوسل‌ها قبل از پیدایش سلول‌های اولیه زیستی پدید آمده‌اند و به‌عنوان سازوکار اولیه به‌وجود‌آمدن سلول‌ها مورد تحقیق قرار می‌گیرند. در این فصل، پروفسور کافمن نشان می‌دهد قوانین فیزیک چگونه می‌تواند به ساخته‌‌شدن پروتوسل کمک کند. در فصل هفتم به‌ صورت مختصر مکانیسم فیزیکی تفاوت‌هایی که قابلیت ارث‌برده‌شدن دارند، واکاوی می‌شود. فصل هشتم به واکاوی بازخوردهای یک سیستم از محیط در زمان تعامل با محیط اختصاص دارد. امروزه مشخص ‌شده است دریافت بازخورد از محیط، از عوامل بسیار مهم در تکامل سیستم‌های پیچیده است و بر همین اساس پروفسور کافمن چند مفهوم کلیدی را در این بخش از کتاب تشریح می‌کند. در سه فصل پایانی کتاب، پروفسور کافمن نقش اصلی قوانین فیزیک را در فرایندهایی که پیش ‌از این در فصول قبل توضیح داده، به شکل منسجم بررسی کرده است و نتایج درخور ‌توجهی از نقش قوانین فیزیک در پیدایش حیات و فرگشت آن تا رسیدن به آن چیزی که امروز می‌شناسیم، مطرح می‌کند.
در نگاهی کلی باید گفت این کتاب حاوی نکات تخصصی فراوانی است که هرکدام می‌تواند کلید حل معماهایی از مسیر پیدایش حیات تا فرگشت گونه‌های زنده روی کره زمین باشد. این کتاب در‌عین‌‌حال که روایت داستان‌‌گونه‌ای دارد، حاوی مطالب علمی سنگینی است که نیازمند پیش‌زمینه مناسبی از علوم زیست‌شناسی و فیزیک است. مطالب ارائه‌شده در این کتاب بسیار ارزشمند، می‌تواند نقش بسیار مهمی در روشن‌شدن اذهان جست‌وجوگر علم و دانش در حوزه حیات و پیدایش آن داشته باشد. پروفسور کافمن این کتاب را با ارائه چالش پیدایش پروتئین و پاسخ به آن آغاز می‌کند که این شروع می‌تواند نشانگر محتوی غنی و مهم درباره داستان پیدایش و فرگشت حیات باشد و با ترسیم نقش قوانین فیزیک و داستان‌هایی از دانشمندانی که در این راه تحقیق و مطالعه می‌کنند، به پایان می‌رسد. گفتنی‌ها درباره این کتاب فراوان است که تنها با ترجمه کامل کتاب شدنی خواهد بود. امیدوارم این کتاب با هماهنگی پروفسور کافمن از سوی مترجمان توانمند به زبان فارسی ترجمه شود که اگر این‌گونه شود، می‌توان مطمئن بود ترجمه این کتاب اثری بسیار درخشان خواهد بود و می‌تواند به‌عنوان مرجعی بسیار کامل برای پاسخ به سؤالات بنیادی جست‌وجوگران حقیقت پیدایش حیات روی زمین استفاده شود. این کتاب مي‌تواند در کنار آثار شایسته‌ای مانند کتاب سرگذشت شگفت‌انگیز حیات روی زمین اثر ریچارد داوکینز، انسان خردمند از یووال نوح هراری و دو کتاب فوق‌العاده پروفسور نیل شوبین با نام‌های ماهی درون شما و عالم درون، دنیای جدیدی را روی مشتاقان علم و دانش باز کند و مخالفان تئوری‌های علمی مربوط به حیات را وادار به تغییر نگرش خود كند.

ارسال دیدگاه شما

ساعت
روزنامه شرق
عنوان صفحه‌ها

شماره 3533

تاریخ ۱۳۹۸/۷/۳

کارتون
کارتون

پیدایش و فرگشت حیات به روایت «استوارت کافمن»

جهان هستی در پسِ فیزیک

سروش سارابی. پژوهشگر منشأ حیات

حیات روی کره زمین یک معمای شوق‌انگیز است؛ جورچینی است که با پیداشدن هر قطعه آن، تصویر شگفت‌انگیزش بیش ‌از پیش نمایان می‌شود. تاریخ پیدایش بنیان‌های حیات مانند هر پدیده دیگری هم‌زمان با پیدایش اولین اتم‌ها در جهان هستی بوده است. به نظر می‌رسد اولین‌باری که فرایندهای حیاتی برای گونه ما حائز اهمیت شده است، در آغاز دوران یکجانشینی گونه هوموساپینس بوده باشد. اجداد ما در آن دوران فهمیده بودند می‌توانند برخی از فرایندهای مرتبط با حیات را کنترل کنند. آنها آموخته بودند که می‌توان برخی از گیاهان یا جانوران را اهلی کرده و با کنترل آنها، برخی از مشکلات خود را که تا پیش از آن در دوران قبل از یکجانشینی با آنها روبه‌رو بودند، حل كنند. در دوران مدرن امروز، حیات و تمامی مفاهیم وابسته به آن، شکل جدیدی برای گونه ما پیدا کرده است. حیات امروز انگیزه‌ای قدرتمند است برای کشف و هرچه علم در حوزه‌های مختلف پیشرفت می‌کند، درک ما نیز از چگونگی آغاز و پیشرفت آن عمیق‌تر می‌شود. چه زیباست غواصی در این اقیانوس ژرف.
روزی که چارلز داروین بزرگ با دستاوردهایش زیست‌شناسی و حیات را دگرگون کرد، هیچ‌کس از وجود DNA خبر نداشت تا زمانی که جيمز واتسون و فرانسيس کریک نشان دادند چگونه وقوع تفکرات داروین در مکانیسم‌های حیاتی امکان‌پذیر است. از آن زمان‌ها بسیار گذشته است و امروز دانش ما درباره آغاز حیات، از پیدایش اولین سلول‌های زنده تا تمام حیاتی که امروز روی کره زمین می‌شناسیم، بسیار جامع و مستند است. درباره چگونگی آغاز حیات و چگونگی مکانیسم‌هایی که به‌‌عنوان نیروی پیشرانه حیات در مسیری که در آن قرار گرفته و موفق شده است، هنوز پرسش‌هایی وجود دارد. در میان این پرسش‌ها، بی‌جان‌زایش یا آبیوژنسیس که دانش بررسی چگونگی آغاز یک ماشین حیاتی از مواد اولیه شیمیایی است، رازهای فراوانی همراه خود دارد. درباره داستان پیدایش حیات که پیش ‌از این در صفحه علم روزنامه «شرق» به آن پرداخته بودم، دو جنبه از حیات شامل چگونگی پیدایش گونه‌ها از اولین موجودات تک‌سلولی و چگونگی پیدایش اولین سلول‌های زیستی از مواد اولیه شیمیایی بی‌جان را به شکل کلی بررسی کردم. در بخش فرگشت داستان حیات، به‌ واسطه دستاوردهای شگرف داروین، واتسون- کریک و تمام دانشمندان حوزه‌های مختلف علم تا به امروز، مسیر روشن و مستندی داریم؛ اما در بخش اول یا بی‌جان‌زایش نیازمند حل پرسش‌های مختلفی هستیم. پروفسور استوارت کافمن، پزشک آمریکایی، زیست‌شناس نظری و محقق سیستم‌های پیچیده است که درباره منشأ حیات روی کره زمین تحقیق می‌کند. کافمن برنده جوایز مختلف و دارای سوابق تدریس و تحقیقات در دانشگاه‌های گوناگون است. او از سال ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۹ شش کتاب مهم در حوزه حیات و مفاهیم وابسته به آن و ده‌ها مقاله علمی در ژورنال‌های مختلف تخصصی نوشته و منتشر کرده است. جدیدترین کتاب پروفسور کافمن (A World Beyond Physics: The Emergence & Evolution of Life) که کمتر از دو ماه پیش چاپ و منتشر شد، دربرگیرنده مطالب بسیار مهمی درباره فرایندهای بی‌جان‌زایش است. کافمن عنوان جهان هستی در پس فیزیک؛ پیدایش و فرگشت حیات را برای کتاب خود در نظر گرفته است که به نظر می‌رسد برای این کتاب عنوانی بسیار درخور و شایسته است. او در این کتاب مسئله بسیار مهم نقش قوانین فیزیک در فرایندهای بی‌جان‌زایش را به‌عنوان محور اصلی در نظر گرفته و توضیح می‌دهد چگونه قوانین فیزیک می‌تواند برای پیدایش فرایندهای تکثیر مولکولی، متابولیسم تا رسیدن به پروتوسل از یک محیط شیمیایی پیچیده توضیح ارائه کند. کافمن در این کتاب بیش ‌از این هم پیش می‌رود تا جایی که می‌پرسد آیا قوانین فیزیک می‌توانند برای فرگشت حیات از سلول‌های اولیه تا آنچه امروز ما به‌عنوان زندگی روی کره زمین می‌شناسیم، توضیح ارائه کنند.
به بهانه معرفی این کتاب مهم و به‌ واسطه آغاز جذاب کتاب، قصد دارم در میان معرفی این اثر شکوهمند به مسئله سؤال‌برانگیزی در پیدایش حیات که محل مناقشه ناباوران به علم قرار دارد و از آن به‌عنوان یکی از ابزارهای مخالفت با تئوری علمی فرگشت استفاده می‌کنند، پاسخ بدهم. البته بهتر است بگویم پروفسور کافمن به زیبایی برای این گروه از افراد پاسخی ارائه کرده و من تنها موضوع را به زبان ساده‌تر مطرح خواهم کرد؛ درعین‌حالی که به نوشته کتاب از سوی ایشان وفادار خواهم ماند. پروفسور کافمن کتاب خود را با موضوع بسیار مهم و چالش‌برانگیز در حوزه حیات و فرگشت شروع می‌کند؛ مناقشه ساخته‌شدن پروتئین‌ها که از سوی مخالفان تئوری علمی فرگشت به‌عنوان نقصی در مکانیسم تکامل حیات مطرح می‌شود. البته هدف کافمن از طرح این موضوع، ارائه پاسخ به ادعای این افراد نبود؛ بلکه برای تشریح مباحث آتی خود نیاز به توضیح یک مفهوم در علم آمار داشته است.
پروفسور کافمن برای طرح این مسئله ابتدا سؤال می‌کند: آیا فرایندهای بنیادی و ابتدایی جهان هستی تمام انواع اتم‌ها را ساخته است؟ و در پاسخ می‌نویسد: بله همین‌طور هست. بوزون‌ها و فرمیون‌ها به ‌تمامی حالات ممکن به یکدیگر متصل شده‌اند تا بیشتر از صد عنصر که بلوک‌های سازنده همه مواد هستند را به وجود آورند. او در ادامه می‌پرسد: آیا فرایندهای بنیادی و اولیه جهان هستی همه ساختارهای پیچیده را به وجود آورده است؟ و در پاسخ می‌گوید: خیر، نه همه ساختارهای پیچیده را. اغلب ساختارهای پیچیده در ابتدای پیدایش جهان هستی و فرایندهای بنیادی آن، اصلا وجود نداشته‌اند. پروفسور کافمن برای توضیح بیشتر موضوع این‌گونه ادامه می‌دهد: یک مثال ساده برای علت پاسخ نه به سؤال قبل می‌تواند پروتئین باشد. پروتئین‌ها توالی خطی از 20 نوع آمینواسید هستند (آلانین، فنیل‌آلانین، تریپتوفان، لیزین و...). برای به‌وجودآمدن هر پروتئین مشخص تنها یک چیدمان خاص از توالی انواع آمینواسیدها در امتداد هم (به شکل یک زنجیره اصلی از آمینواسید) ممکن خواهد بود که توسط پیوندهای پپتیدی به یکدیگر متصل می‌شوند. علاوه بر این توالی خاص برای ساخت هر پروتئین ساختار هندسی پیچ‌وتاب‌خوردگی این زنجیره آمینواسیدی، خود یک روش پیچیده برای تأمین کارکرد پروتئین در سلول است. یک پروتئین معمولی در انسان یک توالی خطی از حدود 300 آمینواسید است و البته برخی دیگری از پروتئین‌ها هم هستند که طولی بیش از هزاران آمینواسید دارند. اکنون تصور کنید یک توالی به طول 200 آمینواسید داریم؛ در این حالت چند پروتئین می‌تواند وجود داشته باشد؟ ازآنجایی‌که برای هر محل از این توالی می‌تواند 20 آمینواسید وجود داشته باشد و طول این توالی را 200 آمینواسید در نظر گرفتیم، پس تعداد 20 به توان 200 پروتئین می‌تواند در یک توالی 200تایی به وجود بیاید. چیزی حدود 10 به توان 260 نوع پروتئین (260 صفر را در مقابل یک عدد تصور کنید!). درواقع نتیجه برای یک توالی 200تایی عددی فرانجومی خواهد بود. حالا اگر از بعد مدت‌زمان ساخت برای هر پروتئین به این عدد نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که جهان هستی، به‌صورت مستقیم مثل فرایند تولید اتم‌ها، در بهترین حالت نمی‌توانسته است چیزی بیشتر از کسر کوچکی از این تعداد را به وجود آورده باشد. در بهترین تخمین ما عمر جهان هستی چیزی حدود 13.7 میلیارد سال یا 10 به توان 17 ثانیه است. در حدود 10 به توان 80 ذره در این جهان هستی که می‌شناسیم، وجود دارد و به لطف مکانیک کوانتومی می‌دانیم که کوتاه‌ترین زمانی که یک پدیده در جهان هستی می‌تواند رخ دهد، زمان پلانک است یعنی تقریبا 10 به توان 43- ثانیه.
این محاسبات نشان می‌دهد اگر تمام ذرات موجود در جهان هستی از ابتدای بیگ‌بنگ تاکنون هیچ کار دیگری جز تولید پروتئین انجام نداده باشند، تنها کسر کوچکی از تعداد پروتئین‌های ممکن برای یک توالی 200تایی از آمینواسیدها می‌تواند ساخته ‌شده باشد. در اینجا مخالفان فرگشت به ‌اشتباه از این محاسبات سوءاستفاده کرده و می‌گویند که احتمال به‌وجودآمدن موجودات زنده بر اساس تصادف ممکن نیست. پس فرگشت به‌عنوان یک فرایند وابسته به تصادف نمی‌تواند منجر به پیدایش گونه‌های زيستي شود. در اینجا مخالفان فرگشت دو اشتباه بزرگ بنیادی می‌کنند. اول اینکه فرگشت موجودات زنده هیچ ارتباطی به فرایند تصادفی ندارد. فرگشت یک چارچوب برای تعریف چگونگی پیدایش گونه‌های زیستی است. درواقع فرگشت در چارچوب کلی خود اصلا تابع تصادف نیست بلکه مزیت زیستی صفات گونه‌ها، بدون دخالت هیچ حالت تصادفی، رکن اصلی فرگشت موجودات زنده است. تنها بخش تصادفی فرایندهای زیستی می‌تواند بروز برخی از جهش‌های ژنتیکی به‌عنوان یکی از علل بروز صفات جدید باشد؛ اما اشتباه دوم آنها برگرفته از همین محاسباتی است که پروفسور کافمن در این بخش آورده است. در اینجا پروفسور کافمن قصد دارد دقیقا به همین نکته اشاره کند که جهان هستی قادر به تولید ساختارهای پیچیده نبوده و تنها اتم‌ها ناشی از فرایندهای بنیادی جهان هستی هستند. پس با توجه به اینکه جهان هستی نمی‌توانسته است سازنده ساختارهای پیچیده باشد، چگونه پیدایش این ساختارها را می‌توان توضیح داد؟ در اینجا پروفسور کافمن مفهوم «فرایندهای تاریخچه‌دار»(Historical Process)  را مطرح می‌کند. منظور از فرایندهای تاریخچه‌دار فرایندهایی هستند که تاریخچه وضعیت‌های پیشین خود را حفظ می‌کنند و در ادامه جهت رسیدن به پایداری تنها تغییرات مورد نیاز را اعمال می‌کنند. اجازه دهید مثال ساده‌ای برای توضیح این مفهوم بزنم. فرض کنید هزار گوی وجود دارد که هیچ‌کدام اندازه‌های یکسانی ندارند و قرار است که این گوی‌ها بدون دخالت مستقیم بر اساس اندازه از بزرگ به کوچک مرتب شوند. اگر قرار باشد هر بار به‌صورت تصادفی این گوی‌ها چیده شوند تعداد دفعات ممکن تا زمانی که یک حالت صحیح از چیدمان موردنظر رخ دهد بسیار زیاد خواهد شد و در زمان منطقی، نشدنی است، اما اگر در محل قرارگرفتن این گوی‌ها گودال‌هایی به‌اندازه همه گوی‌ها به ترتیب وجود داشته باشد با هر چیدمان تصادفی ممکن است یک یا چند گوی در گودال هم‌اندازه خود قرار گرفته و از مراحل تکرار چیدمان تصادفی خارج شوند.
در واقع این فرایند وابسته به تاریخچه پیشین خود است و گوی‌هایی را که در مکان مناسب قرار دارند، در ادامه حالات تصادفی چیدمان قرار نمی‌دهد و بدیهی است که در نهایت در زمان بسیار کوتاه‌تر و تعداد دفعات بسیار کمتری، امکان مرتب‌سازی این گوی‌ها بر اساس چیدمان تصادفی وجود خواهد داشت. در فیزیک به این نوع حفظ تاریخچه، غیرارگودیک (Nonergodic) گفته می‌شود. در واقع فرایندهای ارگودیک، فرایندهایی هستند که تا قبل از رسیدن به پایداری همه وضعیت‌های ممکن خود را در یک‌ زمان منطقی تجربه می‌کنند؛ مانند حالت اول در مثال مرتب‌سازی گوی‌ها که هنوز گودال‌ها وجود نداشت. در مقابل فرایندهای غیرارگودیک همه حالت ممکن خود را تجربه نمی‌کنند؛ مانند بخش دوم مثال گوی‌ها یا ساخته‌شدن یک پروتئین از آمینواسیدها. در واقع اشتباه دوم بنیادی مخالفان فرگشت که متکی بر مشکل زمان در پیدایش پروتئین‌هاست، بر اساس تصور اشتباه آنها مبنی بر ارگودیک‌بودن فرایند است؛ درحالی‌که فرایند پیدایش پروتئین‌ها، فرایندی غیرارگودیک است. در واقع می‌توان گفت جهان هستی درباره پیدایش اتم‌ها ارگودیک بوده، ولی در مقابل پیدایش مولکول‌های پیچیده غیرارگودیک است. در ادامه پروفسور کافمن به بررسی نقش قوانین فیزیک در فرایندهای زیستی می‌پردازد و به مفاهیمی مانند ارگانیسم از زوایای دیگری نگاه می‌کند.
در فصل دوم کتاب، پروفسور کافمن درباره چگونگی امکان بروز یک عملکرد از یک فرایند صحبت می‌کند. در واقع اینکه چگونه یک کارایی می‌تواند به وجود بیاید. در فصل سوم کتاب به مجموعه مباحثی پرداخته می‌شود که می‌تواند چرایی و چگونگی امکان تکثیر یک ارگانیسم را بر مبنای قوانین فیزیک توضیح دهد. در فصل چهارم، بنیادهای پیدایش حیات مانند جهان RNA و جهان لیپیدها در کنار سایر مفاهیمی مانند نیرو پیشرانه حیات بررسی می‌شوند. در این بخش‌ها نقش قوانین فیزیک در امکان پیدایش بنیان‌های اولیه حیات به‌عنوان نیروی محرکه بررسی می‌شود. پروفسور کافمن در فصل پنجم این کتاب به مسئله متابولیسم می‌پردازد و اینکه فرایند متابولیسم چگونه می‌تواند به وجود بیاید. فصل ششم درباره ساختارهای پیش از پیدایش سلول با عنوان پروتوسل است. پروتوسل‌ها قبل از پیدایش سلول‌های اولیه زیستی پدید آمده‌اند و به‌عنوان سازوکار اولیه به‌وجود‌آمدن سلول‌ها مورد تحقیق قرار می‌گیرند. در این فصل، پروفسور کافمن نشان می‌دهد قوانین فیزیک چگونه می‌تواند به ساخته‌‌شدن پروتوسل کمک کند. در فصل هفتم به‌ صورت مختصر مکانیسم فیزیکی تفاوت‌هایی که قابلیت ارث‌برده‌شدن دارند، واکاوی می‌شود. فصل هشتم به واکاوی بازخوردهای یک سیستم از محیط در زمان تعامل با محیط اختصاص دارد. امروزه مشخص ‌شده است دریافت بازخورد از محیط، از عوامل بسیار مهم در تکامل سیستم‌های پیچیده است و بر همین اساس پروفسور کافمن چند مفهوم کلیدی را در این بخش از کتاب تشریح می‌کند. در سه فصل پایانی کتاب، پروفسور کافمن نقش اصلی قوانین فیزیک را در فرایندهایی که پیش ‌از این در فصول قبل توضیح داده، به شکل منسجم بررسی کرده است و نتایج درخور ‌توجهی از نقش قوانین فیزیک در پیدایش حیات و فرگشت آن تا رسیدن به آن چیزی که امروز می‌شناسیم، مطرح می‌کند.
در نگاهی کلی باید گفت این کتاب حاوی نکات تخصصی فراوانی است که هرکدام می‌تواند کلید حل معماهایی از مسیر پیدایش حیات تا فرگشت گونه‌های زنده روی کره زمین باشد. این کتاب در‌عین‌‌حال که روایت داستان‌‌گونه‌ای دارد، حاوی مطالب علمی سنگینی است که نیازمند پیش‌زمینه مناسبی از علوم زیست‌شناسی و فیزیک است. مطالب ارائه‌شده در این کتاب بسیار ارزشمند، می‌تواند نقش بسیار مهمی در روشن‌شدن اذهان جست‌وجوگر علم و دانش در حوزه حیات و پیدایش آن داشته باشد. پروفسور کافمن این کتاب را با ارائه چالش پیدایش پروتئین و پاسخ به آن آغاز می‌کند که این شروع می‌تواند نشانگر محتوی غنی و مهم درباره داستان پیدایش و فرگشت حیات باشد و با ترسیم نقش قوانین فیزیک و داستان‌هایی از دانشمندانی که در این راه تحقیق و مطالعه می‌کنند، به پایان می‌رسد. گفتنی‌ها درباره این کتاب فراوان است که تنها با ترجمه کامل کتاب شدنی خواهد بود. امیدوارم این کتاب با هماهنگی پروفسور کافمن از سوی مترجمان توانمند به زبان فارسی ترجمه شود که اگر این‌گونه شود، می‌توان مطمئن بود ترجمه این کتاب اثری بسیار درخشان خواهد بود و می‌تواند به‌عنوان مرجعی بسیار کامل برای پاسخ به سؤالات بنیادی جست‌وجوگران حقیقت پیدایش حیات روی زمین استفاده شود. این کتاب مي‌تواند در کنار آثار شایسته‌ای مانند کتاب سرگذشت شگفت‌انگیز حیات روی زمین اثر ریچارد داوکینز، انسان خردمند از یووال نوح هراری و دو کتاب فوق‌العاده پروفسور نیل شوبین با نام‌های ماهی درون شما و عالم درون، دنیای جدیدی را روی مشتاقان علم و دانش باز کند و مخالفان تئوری‌های علمی مربوط به حیات را وادار به تغییر نگرش خود كند.

ارسال دیدگاه شما