نگاهی به منشاء و شرایط پیدایش حیات

منظور ما از حیات چیست؟ منشاء آن را چه می دانیم؟ و شرایط پیدایش و تداوم حیات چیست؟ آیا حیات خود به خود شكل می گیرد؟ اینها سئوالاتی است كه هنوز پاسخی كاملاً قطعی نیافته اند. در اینجا توضیحاتی كلی راجع به آنها می دهیم.

•••

•حیات چیست

چون تاكنون تنها با یك شكل حیات مواجه بوده ایم، دانشمندان در تعریف كلی حیات كه به اشكال دیگر هم قابل تعمیم باشد اختلاف نظر دارند. قطعاً می توانیم ویژگی های ظاهری موجودات زنده را وصف كنیم اما این كافی نیست. برای مثال نمی توان موجودات زنده را گونه ای تعریف كرد كه مواد غذایی می گیرند و مواد زاید را دفع می كنند، زیرا اغلب وسایل نقلیه هم همین كار را انجام می دهند. البته مفهوم حیات در مقاطع گوناگون توسط زیست شناسان و فلاسفه مورد بحث قرار گرفته است اما احتمالاً محبوب ترین تعریف همان است كه «جرالد لوئیس» از موسسه پژوهشی «اسكریپس» ده سال پیش بیان كرد. او حیات «نظام شیمیایی خودكفا توصیف كرده كه قادر است از طریق انتخاب طبیعی (همسانی با طبیعت) تكامل یابد. البته همان طوری كه گفته شد این تعریف فعلاً جوابگوی همان شكل حیاتی است كه سال ها است در زمین می شناسیم و به نظر زیست شناسان از یك نیای مشترك با بنیادهای پروتئینی و كربنی به وجود آمده است. بنابراین برای هر نوع مقایسه ای به شكل دوم و بیگانه حیات نیاز داریم. ولی برای تنها حیات شناخته شده هم می توان ویژگی های كلی دیگری را مثال زد. مانند این كه همتاسازی (تولید مثل) می كنند، سوخت و ساز شیمیایی دارند و رشد می كنند، ارتباط درونی اجزای بدن از طریق علائم الكترونیكی یا تولید تركیبات شیمیایی (مثل هورمون ها) انجام می گیرد. البته باید توجه كرد كه هیچ كدام از این ویژگی ها به تنهایی مشخصه حیات نیستند بلكه اجتماع همزمان آنها در یك موجود ویژگی حیات را ایجاد می كنند. نكته قابل توجه این است كه در دهه های اخیر دانشمندان تلاش زیادی كردند تا بتوانند از تركیبات و مولكول های اولیه، شكل دیگری از حیات ایجاد كنند و حتی در این زمینه هم تا حدی موفق بودند. آنها توانستند در محیط های آزمایشگاهی برخی از الگوهای حیات را ایجاد كنند كه برای ما بیگانه است. مثلاً «استین راسموسن» در آزمایشگاه ملی «لس آلاموس» در نیومكزیكو شكلی از حیات به وجود آورده كه از قطره های چربی حاصل شده است. در صورت موفقیت این تلاش ها الگوی دیگری از حیات هم در اختیار خواهیم داشت و آنگاه می توانیم عمومیت تعریف خود را از حیات طبق آن بسنجیم و به طور كلی برداشت خودمان از حیات را تصحیح كنیم.

حیات چگونه شكل می گیرد

ما اینك واحدهای شیمیایی بنیادی را كه سازنده حیات هستند می شناسیم اما این كه از كجا آمده اند و حیات از چه زمانی و چگونه آغاز شده است هنوز قطعی نیست. در حال حاضر ما می توانیم شرایطی مشابه شرایط اوایل عمر زمین را در آزمایشگاه ایجاد كنیم. شرایطی كه طی آن تركیبات اولیه بعد از انفجار بزرگ از مولكول های ساده به تركیب پیچیده و عالی تر سوق داده شده است كه البته این نكته با توجه به شرایط مساعد زمین در كمربند حیات و جوی مناسب و منبع انرژی كافی و وجود آب مایع به نظر غیرقابل اجتناب می آید. شرایط اولیه زمین با شرایط كنونی تفاوت داشته است. در اتمسفر اولیه به جای اكسیژن و ازت، مخلوطی از هیدروژن، آمونیاك، متان، بخار آب و گازكربنیك وجود داشته كه مناسب تشكیل مولكول های مركب هستند. نكته قابل توجه این است كه دانشمندان با شبیه سازی شرایط ابتدایی زمین در آزمایشگاه و افزودن حرارت و قوس الكتریكی (همان نقشی كه آذرخش ایفا می كرد) توانسته اند ماده ای حاوی اسیدهای آمینه را ایجاد كنند. این اولین پل بین ماده و حیات بود. در حقیقت در نتیجه تاثیر پرتوهای ماورای بنفش خورشید و آذرخش های شدید، مواد مذكور در جو به تركیبات مركب جدید تغییر شكل یافتند و با تغییر شكل آنها در اتمسفر، به صورت باران (باران های آلی) بر زمین فرو افتادند. دلیل اصلی وجود گسترده كربن، هیدروژن و اكسیژن در بافت موجودات زنده هم همین منشاء آلی است. با فروریختن باران های آلی شامل مولكول های پیچیده اسید آمینه در اقیانوس ها _ شرایطی كه قادریم مشابهش را در آزمایشگاه تولید كنیم نخستین اقیانوس های زمین در واقع به نوعی «سوپ اولیه» تبدیل شدند كه حیات ابتدایی (مشتق از اسیدهای آمینه) را در خود جای داده بودند. فرم های مشتق از این اسیدهای آمینه بعدها نیمی از پایه توارث (DNA)را تشكیل دادند. گرچه باید متذكر شد كه اتمسفر زمین پس از ایجاد این پیش زمینه، خود در حفظ حیات ابتدایی در برابر پرتوهای مرگبار فرابنفش خورشید و گرما نقش عمده ای داشت و از آن به خوبی نگهداری كرد. موارد مذكور همان واحدهای شیمیایی بنیادی هستند كه اكنون آنها را به عنوان پایه گذاران حیات ابتدایی می شناسیم. ولی علاوه بر توضیحاتی كه راجع به چگونگی پیدایش آنها داده شد، هنوز هم قطعیت كاملی وجود ندارد زیرا برخی دانشمندان عقیده دارند این بنیادها و از جمله اسیدهای آمینه، مسافر سیارك ها و شهاب هایی بوده اند كه پس از دوام در سفرهای میان سیاره ای در ابتدای عمر زمین در برخورد با آن گسترش و تحول یافته اند.پس تا اینجا بنیادهای ابتدایی حیات را شناختیم، با این كه به طور قطعی نمی دانیم منشاء این بنیادها كجا است یا چیست؟ اما چگونه پروتئین ها و مولكول های DNA و مراحل پیشرفته تر از این مولكول های ساده مشتق شده اند یا به عبارتی این مولكول های اسید آمینه ساده چگونه پیش زمینه حیات شدند؟ برای این كار اسیدهای آمینه و دیگر بنیادها باید به قدری متمركز شوند كه بتوانند با هم برخورد كنند و واكنش دهند و در نتیجه مولكول های پروتئین و ساختار ابتدایی DNA را تولید كنند. در صورتی كه در حالت عادی احتمال نزدیك شدن و متمركز شدن آنها كم است. پژوهشگران گمان می كنند كه سطوح برخی كانی ها كه از لحاظ شیمیایی «چسبنده» است باعث نزدیك شدن مولكول ها شده است. در حقیقت در سواحل كم عمق كانی هایی مانند خاك رس و كوارتز وجود داشت كه طبیعتی چسبنده دارند. در خاك رس مولكول هایی به دام می افتند و با تشكیل زنجیرهای دراز به یكدیگر متصل می شوند و در نهایت زنجیره های كوچك ابتداییDNA را تشكیل می دهند. از این پس است كه با تشكیل مراحل ابتدایی و سپس نهایی DNA و وجود شرایط مساعد گسترش آن حیات به طور گسترده ای وسعت می یابد. آخرین نكته ای كه باید اشاره كنیم زمان آغاز حیات است. در صورت كشف قطعی زمان گسترش و پیدایش حیات می توانیم به برخی پرسش ها پاسخ دقیق بدهیم. برخی پژوهشگران گمان می كنند نشانه های حیات در سنگ هایی كه ۸/۳ میلیارد سال عمر دارند وجود دارد. شایان ذكر است عمر زمین ۵/۴ میلیارد سال برآورد شده كه از ۴ میلیارد سال پیش قابل سكونت شده است. یعنی فقط ۲/۰ میلیارد سال پس از قابل زیست شدن زمین. برخی دیگر هم عقیده دارند نشانه های حیات تا ۷/۲ میلیارد سال پیش ظهور نكرده است. با این حساب زمان قطعی پیدایش حیات هم بر ما مشخص نیست. در نهایت برای جمع بندی كلی مطالب باید گفت، اكنون ما بنیادهای شیمیایی حیات را می شناسیم و به نظریه های جامعی _ بین دانشمندان _ راجع به منشاء پیدایش بنیادها و چگونگی پیشرفت آنها به مولكول های پیچیده DNA دست یافته ایم و می توانیم نسبتاً زمان دقیق پیدایش این حیات ابتدایی را تخمین بزنیم. به طور كلی ایده ای جامع درباره حیات و چگونگی پیدایش و پیشرفت آن یافته ایم، هر چند باید ذكر كرد اطلاعات ما فعلاً درباره تنها شكل حیاتی است كه در زمین رخ داده و آن را می شناسیم و ذكر این نكته هم ضروری است كه بدون وجود زمینه های مساعدی چون جو محافظ زمین و وجود آب مایع و منبع انرژی چون خورشید نباید انتظار چنین حیاتی و چنین تحولی شگفت را بر روی زمین داشته باشیم.

منبع: شرق