زندگی چگونه آغاز شد؟
حدود 4 میلیارد سال پیش سطح زمین پوشیده از مواد مذاب بود و
امکان تشکیل حیات روی کره زمین وجود نداشت. پس از مدتی سطح سیاره زمین سرد
شد و پوستهای سنگی آن را فرا گرفت. بدون شک یکی از اساسیترین سوالاتی که
همیشه ذهن ما انسانها را مشغول کرده، چگونگی به وجود آمدن حیات است. به
همین دلیل هر قومی داستان و افسانهای را برای پیدایش حیات به هم بافته
است که همین داستان و افسانه سرچشمه باور و ایمان مردم آن قوم شده است. با
این حال ذهنهای کنجکاو بسیاری هستند که همچنان به دنبال یافتن دلایل دیگری
برای یافتن مبدا ورود حیات در این کره خاکیاند، بهگونهای که همچنان به
عقیده بسیاری از نظریهپردازان، دانش بررسی پیدایش اولیه حیات با آنکه
قدمتی به درازای تاریخ دارد هنوز در ابتداییترین مراحل است. مروری بر
نظریههای پیدایش حیات از آن موضوعاتی است که همیشه برای ذهنهای جستجوگر
جذاب خواهد بود، گرچه روند تکامل ادامه مییابد و دانشمندان نیز با شواهد
تازهتری از ابتداییترین عناصر حیات روبهرو میشوند.
فراموش نکنیم دنیای علم برای کشف تازهها هر اندازه بزرگ باشد دنیای ما از آن پهناورتر است...
در رابطه با پیدایش حیات اولیه امروزه سه نظریه وجود دارد که یکی میگوید حیات در جو آغاز شده است، دیگری میگوید در اعماق اقیانوسها و سومی میگوید حیات اولیه از فضا آمده است.
نظریه اول میگوید بافتهای اصلی حیات در انتهای بالای اتمسفر شکل گرفته که متشکل از گازهای غیرارگانیک بوده است. وضعیت بد هوایی (طوفان، برق و...) و فعالیتهای آتشفشانی و تشعشعات خورشیدی، گازهایی مانند متان، هیدروژن و آمونیاک را به مولکولهای ارگانیکی (آلی) تبدیل کرده و بافتهای آن را پایهگذاری کرده است.
نظریه دوم که محل تولد حیات اولیه را در جایی در چشمههای اعماق آب میداند میگوید ماده ارگانیکی اولیه در محیطی غنی از لحاظ غذایی، چند کیلومتر زیر سطح آب آغاز شده است. در زیر چشمههای آبی ستونهای آبی قویای وجود داشته که با فشار بیرون میزده و مواد معدنی را با خود بیرون میآورده و گرمای لازم را برای ایجاد حیات ایجاد میکرد.
نظریه سوم هم میگوید حیات اولیه در فضا شکل گرفته است، یعنی بافتهای اصلی حیات در زمین پیدا و آغاز نشده، بلکه از فضای دوردست آمده. ماده ارگانیک که روی خاکستر (یا غبار) بین سیارات نشسته بوده به اتمسفر وارد شده و به زمین افتاده است یا شاید ستارهای از ستارههای دنبالهدار ماده ارگانیسمی اولیه را از فضا با خود به زمین رسانده باشد.
در همه این حالات البته شرایط اولیه سیاره زمین از نظر محیط اقیانوس، دما، فعالیتهای زیرشناختی و ترکیبات جو عامل اصلی تحول و تکامل این میکروارگانیسمهایی بودند که بر زمین شکل گرفتند.
از ارسطو تا قرن بیستم
فرضیهای با عنوان پیدایش خودبهخودی حیات در یونان باستان و توسط ارسطو رواج یافت که معتقد به پیدایش دفعی یا خلقالساعه حیات است، یعنی میگوید موجودات زنده میتوانند به صورت یکباره از محیط غیرزنده نشات بگیرند که در میان ملل اروپایی تا اواخر قرن 18 نه تنها در میان عوام بلکه در میان دانشمندان نیز این نظریه اکثریت قاطع را داشت.
فرضیه ازلی بودن حیات هم به صورت همزمان از پاستور، دانشمند فرانسوی و ورنادسکی، دانشمند میکروبیولوژیست روسی در اواخر قرن 19 ارائه شده و علت روی آوردن به این دیدگاه رد فرضیه قبلی است. نتیجه طبیعی این نگرش درباره جانداران آن است که باید پذیرفت جانداران یا حیات همیشه وجود داشته و به عبارت دیگر نقطه پدید آمدن ندارد. مفهوم واضحتر این دیدگاه آن است: حیات پدیدهای نیست که نقطه مشخصی برای شروع داشته باشد، بلکه پدیدهای است که از نظر زمانی بیآغاز یا ازلی است.
در دیدگاه انتقالی کیهانی نیز توجه روی اجسام فضایی است که وارد جو زمین میشوند. در اواخر قرن 19 متخصصان فیزیک به مساله ورود ذرات یونیزه از فضای کیهانی به طرف اتمسفر زمین پی بردند. برخی از آنها این احتمال را مطرح کردند که ممکن است تخم و جوانه جانداران به دلیل اخذ حالت یونیزاسیون و همانند ذرات یونیزه به طرف کره زمین هدایت شده باشد.
فرضیه پیدایش تدریجی حیات هم که توسط عدهای از زیستشناسان از حدود 80 سال پیش مطرح شده است، میگوید موجودات زنده به صورت یکباره از محیط منشا نگرفتهاند، بلکه پیدایش حیات در طی مراحل متعدد صورت گرفته است. یعنی میگوید برای ظهور حیات، تنها پیدایش آرایش مطلوب در عناصر کافی نبوده است، در نتیجه منشا مادی دارد. به بیان دیگر انرژی لازم یا صورتهای مختلف انرژی برای برهم زدن آرایش ماده غیرزنده و ایجاد آرایش مقتضی برای ظهور حیات در روی زمین فراهم بوده است.
آغاز کائنات با یک انفجار بزرگ
بیگبنگ یا انفجار بزرگ یکی از نظریههایی است که در ارتباط با پیدایش کائنات حدود 4 دهه پیش ارائه شد. این نظریه، آغاز کائنات را از فضا و زمان صفر میداند، زیرا آن هنگام هنوز فضا و زمان آغاز نشده بود. تصور کنید تمام کائنات در یک نقطه کوچک چگال جای داشت و در یک لحظه این فضا و زمان آغاز میشود، یعنی اینکه یک انفجار بزرگ که حاصل گرانش شدید ناشی از فشردگی بوده، شروع شد.
این واقعه بین 13 تا 15 میلیارد سال پیش رخ داده است. در حقیقت این حادثه از آن نقطه صفر شروع میشود. قابل ذکر است با وجود چنین فشردگیای طبیعتا دمای بسیار زیادی در لحظه کمی قبل از انفجار بزرگ حاکم بوده است. هنگامی که فضا و زمان شروع به بزرگ و باز شدن کرد، دما مدام رو به کاهش بوده، به طوری که تخمین زده میشود وقتی فقط یک ثانیه از تشکیل کائنات میگذشته است 10 میلیارد کلوین نزول دما داشتهایم.
انبساط جهان به قدری شدید رخ داده است که از اندازه کوچکتر از یک هسته اتم در یک لحظه به اندازه کره زمین بزرگ میشده، یعنی انبساط و تورم بعد از بیگبنگ شروع شده بود، اما هنوز کهکشانها به وجود نیامده بودند. نور آغاز کائنات بود، سپس ماده ایجاد شد و شاید بعد از 2 میلیارد سال از انفجار بزرگ، کهکشانها شکل گرفتند و خورشید ما یکی از ذرات کوچک آنهاست.
حیات، نشات گرفته از مولکولهای غیرزنده
برخی نظریههای علمی بیانگر آن است که در نخستین مراحل پیدایش حیات ملکولهای غیرزنده طی واکنشهایی شیمیایی با هم تعداد زیادی ملکولهای آلی ساده را تشکیل دادند و این ملکولهای ساده با استفاده از انرژیهای محرک (از قبیل انرژی خورشید، گرمای حاصل از فعالیتهای آتشفشانی و رعد و برق) ملکولهای پیچیدهتری را به وجود آوردند. این ملکولهای پیچیده واحدهای سازنده اولین سلولها را تشکیل دادند و این فرضیه که بسیاری از واحدهای آلی سازنده حیات نخستین بار از ملکولهای غیرزنده تشکیل شدهاند بارها مورد آزمایش قرار گرفت و از لحاظ علمی تایید شد. بر این اساس دو مدل شناختهشده توسط دانشمندان ارائه شده است. یکی مدل سوپ بنیادین است که در دهه 1920 ارائه شد و دانشمندان اظهار داشتند در اقیانوسهای اولیه زمین یکباره مقدار زیادی مواد آلی پدید آمدند که این نظریه به مدل سوپ بنیادین مشهور است. تصور دانشمندان مدافع این مدل بر این است که در آن هنگام اقیانوسهای زمین مملو از ملکولهای آلی مختلف بودند که این ملکولها در اثر انرژی حاصل از تابش خورشید در انفجارهای آتشفشانی و رعد و برق پدید آمده بودند. پس از آن گروهی از دانشمندان اعلام کردند در جو اولیه زمین اکسیژن وجود نداشته است، و در عوض غنی از نیتروژن، هیدروژن و گازهای دارای هیدروژن مانند بخار آب و آمونیاک و متان بوده است. در آن زمان انرژی خورشید یا انرژی الکتریکی حاصل از رعد و برق این ملکولها را به سطوح انرژی بالاتر (ملکولهای برانگیخته) انتفال دادهاند. البته این مدل بعدها به دلایل علمی مردود اعلام شد.
بعد از مردود شناخته شدن این نظریه، دانشمندان مدلی دیگر به نام مدل حباب را پیشنهاد کردند که بر اساس آن فرآیندهای کلیدی که مواد شیمیایی مورد نیاز برای حیات را به وجود آوردند درون حبابهای سطح اقیانوسها انجام شده است. در این مدل هم این حبابها به سطح اقیانوسها میآمدند و پس از ترکیدن، ملکولهای آلی ساده آزاد میکردند. ملکولهای آلی ساده ضمن انتقال توسط باد و حرکت به سمت بالا در معرض اشعه ماورای بنفش نور خورشید و رعد و برق قرار میگرفتهاند و در نتیجه نیروی لازم برای واکنشهای بعدی برایشان فراهم میشد. باران بسیاری از این ملکولهای آلی را که بتازگی تشکیل شده بودند به درون اقیانوس میبرد و چرخه دیگری را شروع میکردند.
دنیای کربنی
در فرآیند تشکیل حیات، بیشک آب مهمترین عنصر در شکلگیری آن بوده است. آب حلال بسیار خوبی به شمار میآید و دیگر عناصر را در خود حل میکند. مواد آلی پیش از پیدایش نخستین گونه حاوی کربن و نیتروژن با ساختمانی حلقهای چون پورینها و پایریمیدیتها بودند. ساختارهای ابتدایی حیات گمان میرود زمانی در جایی پرآب شکل گرفته باشند.
به مرور در اثر واکنش مواد آلی مرکب مجموعهای از عناصر در کنار یکدیگر قرار گرفتند و ساختمان کوچکی را تشکیل دادند که اساس حیات در زمین شده است. اما این ساختمان بدون عنصر کربنC براستی دوام نمییافت و شاید هیچگاه تشکیل نمیشد. فراوانترین عنصر جهان هیدروژن نیز در این فرآیند عامل بسیار مهمی بوده است. مجموعا عناصر آب، هیدروژن، اکسیژن و کربن، 4عنصر اساسی در شکلگیری حیات محسوب میشوند. اتم کربن که در این مجموعه ویژگی بسیار مهمی دارد با چهار پیوند میتواند به اتم متصل شود. از ترکیب عناصر مختلف با کربن است که مواد آلی ساخته میشوند. کربن توانایی این را دارد که عناصر مختلف را کنار هم قرار دهد.
ترکیبات بسیاری میتوانند از اتم کربن به وجود آیند. همانطور که اشاره شد، اسیدهای آمینه از همین ترکیبهای کربنی شکل میگیرند و اگر کربن را از این مجموعهها حذف کنیم پایداری از میان میرود. بدون پروتئینها نه شکلگیری حیات و نه ادامه آن امکانپذیر خواهد بود. پروتئینها و لیپیدها در واقع اجزای اصلی سازنده غشای سلولند. تمام اینها از مجموعه اتمهای کربن گرد هم آمدهاند و حتی چربیها نیز ساختاری کربنی دارند. لیپیدها از ترکیب اسیدهای چرب ساخته میشوند. ترکیب لیپیدها همان ترکیبی است که هیدراتهای کربن دارا هستند. در واقع بر اساس این نظریه ملکولهای آلی اجزای اصلی سازنده حیات هستند و موادی نظیر اسیدهای آمینه سازنده پروتئینها منشا اصلی حیات در زمین هستند.
حیات، بدون آنزیمها غیرممکن بود
مبنای علمی پیدایش نظریه تکامل در محیط آزمایشگاه انجام گرفته است، چرا که اولین حیات احتمالا نزدیک به 4 میلیارد سال پیش رخ داده و موجب به وجود آمدن ملکولهایی شده است، اما متاسفانه تنها فسیلهای مربوط به ملکولهایی که در 5/2میلیارد سال قبل وجود داشتند یافت شده است.
نتایج مطالعات آزمایشگاهی حاکی از این است که از اتحاد اسیدهای آمینه با یکدیگر، پلیپتیدها و ماکرو ملکولهایی شبیه پروتئین شکل گرفتند. تولید پروتئین اهمیت فراوانی داشت، چراکه بعضی از پروتئینها به همراه بعضی فلزات توانستند فعل و انفعالات شیمیایی را سرعت بخشند، زیرا دارای خاصیت کاتالیزوری بودند. امروزه میدانیم یکی از مهمترین خصوصیات آنزیمها خاصیت کاتالیزوری آنهاست و این یکی از بارزترین نشانههای موجودات زنده است. مواد پیچیده از متحد شدن پورینها و پایریمیدینها به همراه قند و فسفات به دست آمدند. این مواد که نوکلئوتیدها نام گرفتهاند، توانستند با یکدیگر ملکولهای درازی به شکل زنجیر را تشکیل دهند. در پی این فرآیندها اسیدهای نوکلئیک، اسیدهای نوکلئیک بیشتر و پروتئینهای خاصی را ایجاد کردند. حیات در واقع از ابتدای همین مرحله آغاز شده است.
حتی دانشمندان در پژوهشی تازه دریافتند انجام تمام واکنشهای بیولوژیک در میان سلولهای انسانی بستگی به وجود آنزیمهای مخصوص آنها دارد که نقش میانجی برای انجام چنین واکنشهایی را ایفا میکنند. در واقع قدرت آنزیمها به عنوان کاتالیزور باعث میشود که واکنشهای بیولوژیکی انجام شوند.
جالب است بدانید بر این اساس محققان دریافتهاند که بدون وجود یک آنزیم خاص، یک انتقال بیولوژیک که انجام آن در ایجاد عناصر سازندهDNA وRNA کاملا ضروری است، 78 میلیون سال طول میکشد. حتی واکنشهای دیگر هم که به کمک آنزیمها ظرف تنها چند میلیثانیه صورت میگیرد در نبود آنها طبق محاسبات، نیمه عمری حدود 2 میلیارد و 3 میلیون سال یعنی معادل نصف عمر زمین خواهد یافت. کما اینکه وقتی در فرآیند تولید هموگلوبین و کلروفیل از آنزیم استفاده شود، تولید آنها در سلول به سرعت انجام میگیرد، در حالی که در مقایسه با شرایطی که در آنزیم برای انجام این واکنش وجود ندارد، زمان مورد نیاز مثل مقایسه قطر یک سلول باکتری در مقابل فاصله بین زمین تا خورشید است.
به نظر میرسد روند تکامل همچنان ادامه دارد. همان گونه که شرایط اولیه روی این کره خاکی از محیط اقیانوس، دما و ترکیبات موجود در جو نطفه اولیه حیات را تشکیل دادند و موجودات کربنی که در واقع هر موجود زندهای را تشکیل میدهند پا به چرخه زندگی گذاشتند، بسیاری بر این عقیدهاند که در ادامه نگرشهای تازهای نیز در ارتباط با چگونگی و محل شکلگیری مولکولهای آتی به وجود خواهد آمد و چرخه تکامل ادامه خواهد یافت.
فراموش نکنیم دنیای علم برای کشف تازهها هر اندازه بزرگ باشد دنیای ما از آن پهناورتر است...
در رابطه با پیدایش حیات اولیه امروزه سه نظریه وجود دارد که یکی میگوید حیات در جو آغاز شده است، دیگری میگوید در اعماق اقیانوسها و سومی میگوید حیات اولیه از فضا آمده است.
نظریه اول میگوید بافتهای اصلی حیات در انتهای بالای اتمسفر شکل گرفته که متشکل از گازهای غیرارگانیک بوده است. وضعیت بد هوایی (طوفان، برق و...) و فعالیتهای آتشفشانی و تشعشعات خورشیدی، گازهایی مانند متان، هیدروژن و آمونیاک را به مولکولهای ارگانیکی (آلی) تبدیل کرده و بافتهای آن را پایهگذاری کرده است.
نظریه دوم که محل تولد حیات اولیه را در جایی در چشمههای اعماق آب میداند میگوید ماده ارگانیکی اولیه در محیطی غنی از لحاظ غذایی، چند کیلومتر زیر سطح آب آغاز شده است. در زیر چشمههای آبی ستونهای آبی قویای وجود داشته که با فشار بیرون میزده و مواد معدنی را با خود بیرون میآورده و گرمای لازم را برای ایجاد حیات ایجاد میکرد.
نظریه سوم هم میگوید حیات اولیه در فضا شکل گرفته است، یعنی بافتهای اصلی حیات در زمین پیدا و آغاز نشده، بلکه از فضای دوردست آمده. ماده ارگانیک که روی خاکستر (یا غبار) بین سیارات نشسته بوده به اتمسفر وارد شده و به زمین افتاده است یا شاید ستارهای از ستارههای دنبالهدار ماده ارگانیسمی اولیه را از فضا با خود به زمین رسانده باشد.
در همه این حالات البته شرایط اولیه سیاره زمین از نظر محیط اقیانوس، دما، فعالیتهای زیرشناختی و ترکیبات جو عامل اصلی تحول و تکامل این میکروارگانیسمهایی بودند که بر زمین شکل گرفتند.
از ارسطو تا قرن بیستم
فرضیهای با عنوان پیدایش خودبهخودی حیات در یونان باستان و توسط ارسطو رواج یافت که معتقد به پیدایش دفعی یا خلقالساعه حیات است، یعنی میگوید موجودات زنده میتوانند به صورت یکباره از محیط غیرزنده نشات بگیرند که در میان ملل اروپایی تا اواخر قرن 18 نه تنها در میان عوام بلکه در میان دانشمندان نیز این نظریه اکثریت قاطع را داشت.
فرضیه ازلی بودن حیات هم به صورت همزمان از پاستور، دانشمند فرانسوی و ورنادسکی، دانشمند میکروبیولوژیست روسی در اواخر قرن 19 ارائه شده و علت روی آوردن به این دیدگاه رد فرضیه قبلی است. نتیجه طبیعی این نگرش درباره جانداران آن است که باید پذیرفت جانداران یا حیات همیشه وجود داشته و به عبارت دیگر نقطه پدید آمدن ندارد. مفهوم واضحتر این دیدگاه آن است: حیات پدیدهای نیست که نقطه مشخصی برای شروع داشته باشد، بلکه پدیدهای است که از نظر زمانی بیآغاز یا ازلی است.
در دیدگاه انتقالی کیهانی نیز توجه روی اجسام فضایی است که وارد جو زمین میشوند. در اواخر قرن 19 متخصصان فیزیک به مساله ورود ذرات یونیزه از فضای کیهانی به طرف اتمسفر زمین پی بردند. برخی از آنها این احتمال را مطرح کردند که ممکن است تخم و جوانه جانداران به دلیل اخذ حالت یونیزاسیون و همانند ذرات یونیزه به طرف کره زمین هدایت شده باشد.
فرضیه پیدایش تدریجی حیات هم که توسط عدهای از زیستشناسان از حدود 80 سال پیش مطرح شده است، میگوید موجودات زنده به صورت یکباره از محیط منشا نگرفتهاند، بلکه پیدایش حیات در طی مراحل متعدد صورت گرفته است. یعنی میگوید برای ظهور حیات، تنها پیدایش آرایش مطلوب در عناصر کافی نبوده است، در نتیجه منشا مادی دارد. به بیان دیگر انرژی لازم یا صورتهای مختلف انرژی برای برهم زدن آرایش ماده غیرزنده و ایجاد آرایش مقتضی برای ظهور حیات در روی زمین فراهم بوده است.
آغاز کائنات با یک انفجار بزرگ
بیگبنگ یا انفجار بزرگ یکی از نظریههایی است که در ارتباط با پیدایش کائنات حدود 4 دهه پیش ارائه شد. این نظریه، آغاز کائنات را از فضا و زمان صفر میداند، زیرا آن هنگام هنوز فضا و زمان آغاز نشده بود. تصور کنید تمام کائنات در یک نقطه کوچک چگال جای داشت و در یک لحظه این فضا و زمان آغاز میشود، یعنی اینکه یک انفجار بزرگ که حاصل گرانش شدید ناشی از فشردگی بوده، شروع شد.
این واقعه بین 13 تا 15 میلیارد سال پیش رخ داده است. در حقیقت این حادثه از آن نقطه صفر شروع میشود. قابل ذکر است با وجود چنین فشردگیای طبیعتا دمای بسیار زیادی در لحظه کمی قبل از انفجار بزرگ حاکم بوده است. هنگامی که فضا و زمان شروع به بزرگ و باز شدن کرد، دما مدام رو به کاهش بوده، به طوری که تخمین زده میشود وقتی فقط یک ثانیه از تشکیل کائنات میگذشته است 10 میلیارد کلوین نزول دما داشتهایم.
انبساط جهان به قدری شدید رخ داده است که از اندازه کوچکتر از یک هسته اتم در یک لحظه به اندازه کره زمین بزرگ میشده، یعنی انبساط و تورم بعد از بیگبنگ شروع شده بود، اما هنوز کهکشانها به وجود نیامده بودند. نور آغاز کائنات بود، سپس ماده ایجاد شد و شاید بعد از 2 میلیارد سال از انفجار بزرگ، کهکشانها شکل گرفتند و خورشید ما یکی از ذرات کوچک آنهاست.
حیات، نشات گرفته از مولکولهای غیرزنده
برخی نظریههای علمی بیانگر آن است که در نخستین مراحل پیدایش حیات ملکولهای غیرزنده طی واکنشهایی شیمیایی با هم تعداد زیادی ملکولهای آلی ساده را تشکیل دادند و این ملکولهای ساده با استفاده از انرژیهای محرک (از قبیل انرژی خورشید، گرمای حاصل از فعالیتهای آتشفشانی و رعد و برق) ملکولهای پیچیدهتری را به وجود آوردند. این ملکولهای پیچیده واحدهای سازنده اولین سلولها را تشکیل دادند و این فرضیه که بسیاری از واحدهای آلی سازنده حیات نخستین بار از ملکولهای غیرزنده تشکیل شدهاند بارها مورد آزمایش قرار گرفت و از لحاظ علمی تایید شد. بر این اساس دو مدل شناختهشده توسط دانشمندان ارائه شده است. یکی مدل سوپ بنیادین است که در دهه 1920 ارائه شد و دانشمندان اظهار داشتند در اقیانوسهای اولیه زمین یکباره مقدار زیادی مواد آلی پدید آمدند که این نظریه به مدل سوپ بنیادین مشهور است. تصور دانشمندان مدافع این مدل بر این است که در آن هنگام اقیانوسهای زمین مملو از ملکولهای آلی مختلف بودند که این ملکولها در اثر انرژی حاصل از تابش خورشید در انفجارهای آتشفشانی و رعد و برق پدید آمده بودند. پس از آن گروهی از دانشمندان اعلام کردند در جو اولیه زمین اکسیژن وجود نداشته است، و در عوض غنی از نیتروژن، هیدروژن و گازهای دارای هیدروژن مانند بخار آب و آمونیاک و متان بوده است. در آن زمان انرژی خورشید یا انرژی الکتریکی حاصل از رعد و برق این ملکولها را به سطوح انرژی بالاتر (ملکولهای برانگیخته) انتفال دادهاند. البته این مدل بعدها به دلایل علمی مردود اعلام شد.
بعد از مردود شناخته شدن این نظریه، دانشمندان مدلی دیگر به نام مدل حباب را پیشنهاد کردند که بر اساس آن فرآیندهای کلیدی که مواد شیمیایی مورد نیاز برای حیات را به وجود آوردند درون حبابهای سطح اقیانوسها انجام شده است. در این مدل هم این حبابها به سطح اقیانوسها میآمدند و پس از ترکیدن، ملکولهای آلی ساده آزاد میکردند. ملکولهای آلی ساده ضمن انتقال توسط باد و حرکت به سمت بالا در معرض اشعه ماورای بنفش نور خورشید و رعد و برق قرار میگرفتهاند و در نتیجه نیروی لازم برای واکنشهای بعدی برایشان فراهم میشد. باران بسیاری از این ملکولهای آلی را که بتازگی تشکیل شده بودند به درون اقیانوس میبرد و چرخه دیگری را شروع میکردند.
دنیای کربنی
در فرآیند تشکیل حیات، بیشک آب مهمترین عنصر در شکلگیری آن بوده است. آب حلال بسیار خوبی به شمار میآید و دیگر عناصر را در خود حل میکند. مواد آلی پیش از پیدایش نخستین گونه حاوی کربن و نیتروژن با ساختمانی حلقهای چون پورینها و پایریمیدیتها بودند. ساختارهای ابتدایی حیات گمان میرود زمانی در جایی پرآب شکل گرفته باشند.
به مرور در اثر واکنش مواد آلی مرکب مجموعهای از عناصر در کنار یکدیگر قرار گرفتند و ساختمان کوچکی را تشکیل دادند که اساس حیات در زمین شده است. اما این ساختمان بدون عنصر کربنC براستی دوام نمییافت و شاید هیچگاه تشکیل نمیشد. فراوانترین عنصر جهان هیدروژن نیز در این فرآیند عامل بسیار مهمی بوده است. مجموعا عناصر آب، هیدروژن، اکسیژن و کربن، 4عنصر اساسی در شکلگیری حیات محسوب میشوند. اتم کربن که در این مجموعه ویژگی بسیار مهمی دارد با چهار پیوند میتواند به اتم متصل شود. از ترکیب عناصر مختلف با کربن است که مواد آلی ساخته میشوند. کربن توانایی این را دارد که عناصر مختلف را کنار هم قرار دهد.
ترکیبات بسیاری میتوانند از اتم کربن به وجود آیند. همانطور که اشاره شد، اسیدهای آمینه از همین ترکیبهای کربنی شکل میگیرند و اگر کربن را از این مجموعهها حذف کنیم پایداری از میان میرود. بدون پروتئینها نه شکلگیری حیات و نه ادامه آن امکانپذیر خواهد بود. پروتئینها و لیپیدها در واقع اجزای اصلی سازنده غشای سلولند. تمام اینها از مجموعه اتمهای کربن گرد هم آمدهاند و حتی چربیها نیز ساختاری کربنی دارند. لیپیدها از ترکیب اسیدهای چرب ساخته میشوند. ترکیب لیپیدها همان ترکیبی است که هیدراتهای کربن دارا هستند. در واقع بر اساس این نظریه ملکولهای آلی اجزای اصلی سازنده حیات هستند و موادی نظیر اسیدهای آمینه سازنده پروتئینها منشا اصلی حیات در زمین هستند.
حیات، بدون آنزیمها غیرممکن بود
مبنای علمی پیدایش نظریه تکامل در محیط آزمایشگاه انجام گرفته است، چرا که اولین حیات احتمالا نزدیک به 4 میلیارد سال پیش رخ داده و موجب به وجود آمدن ملکولهایی شده است، اما متاسفانه تنها فسیلهای مربوط به ملکولهایی که در 5/2میلیارد سال قبل وجود داشتند یافت شده است.
نتایج مطالعات آزمایشگاهی حاکی از این است که از اتحاد اسیدهای آمینه با یکدیگر، پلیپتیدها و ماکرو ملکولهایی شبیه پروتئین شکل گرفتند. تولید پروتئین اهمیت فراوانی داشت، چراکه بعضی از پروتئینها به همراه بعضی فلزات توانستند فعل و انفعالات شیمیایی را سرعت بخشند، زیرا دارای خاصیت کاتالیزوری بودند. امروزه میدانیم یکی از مهمترین خصوصیات آنزیمها خاصیت کاتالیزوری آنهاست و این یکی از بارزترین نشانههای موجودات زنده است. مواد پیچیده از متحد شدن پورینها و پایریمیدینها به همراه قند و فسفات به دست آمدند. این مواد که نوکلئوتیدها نام گرفتهاند، توانستند با یکدیگر ملکولهای درازی به شکل زنجیر را تشکیل دهند. در پی این فرآیندها اسیدهای نوکلئیک، اسیدهای نوکلئیک بیشتر و پروتئینهای خاصی را ایجاد کردند. حیات در واقع از ابتدای همین مرحله آغاز شده است.
حتی دانشمندان در پژوهشی تازه دریافتند انجام تمام واکنشهای بیولوژیک در میان سلولهای انسانی بستگی به وجود آنزیمهای مخصوص آنها دارد که نقش میانجی برای انجام چنین واکنشهایی را ایفا میکنند. در واقع قدرت آنزیمها به عنوان کاتالیزور باعث میشود که واکنشهای بیولوژیکی انجام شوند.
جالب است بدانید بر این اساس محققان دریافتهاند که بدون وجود یک آنزیم خاص، یک انتقال بیولوژیک که انجام آن در ایجاد عناصر سازندهDNA وRNA کاملا ضروری است، 78 میلیون سال طول میکشد. حتی واکنشهای دیگر هم که به کمک آنزیمها ظرف تنها چند میلیثانیه صورت میگیرد در نبود آنها طبق محاسبات، نیمه عمری حدود 2 میلیارد و 3 میلیون سال یعنی معادل نصف عمر زمین خواهد یافت. کما اینکه وقتی در فرآیند تولید هموگلوبین و کلروفیل از آنزیم استفاده شود، تولید آنها در سلول به سرعت انجام میگیرد، در حالی که در مقایسه با شرایطی که در آنزیم برای انجام این واکنش وجود ندارد، زمان مورد نیاز مثل مقایسه قطر یک سلول باکتری در مقابل فاصله بین زمین تا خورشید است.
به نظر میرسد روند تکامل همچنان ادامه دارد. همان گونه که شرایط اولیه روی این کره خاکی از محیط اقیانوس، دما و ترکیبات موجود در جو نطفه اولیه حیات را تشکیل دادند و موجودات کربنی که در واقع هر موجود زندهای را تشکیل میدهند پا به چرخه زندگی گذاشتند، بسیاری بر این عقیدهاند که در ادامه نگرشهای تازهای نیز در ارتباط با چگونگی و محل شکلگیری مولکولهای آتی به وجود خواهد آمد و چرخه تکامل ادامه خواهد یافت.
+ نوشته شده در ساعت توسط جنید
|
موضوعات متنوع در بارهگیاهان-بیماریها-و...