|  درخواست عضويت  |  رمز خود را فراموش کرده ايد؟  |  ورود اعضا [Sign in]
جستجوي پيشرفته مطالب   |  
 جستجو:  
روزنامه شرق97/8/6: داستان پيدايش حيات
magiran.com  > روزنامه شرق >  فهرست مطالب شماره
مشخصات نشريه
آخرين شماره
آرشيو شماره هاي گذشته
جستجوي مطالب
سايت اختصاصي
تماس با نشريه
شماره جديد اين نشريه
شماره 3309
پنج شنبه 15 آذر 1397


 راهنمای موضوعی نشريات
اين نشريه در گروه(های) زير قرار گرفته است:

?????


 
MGID2387
magiran.com > روزنامه شرق > شماره 3279 6/8/97 > صفحه 9 (علم) > متن
 
      


داستان پيدايش حيات


نويسنده: سروش سارابي

اين پرسش بنيادين كه «چگونه زندگي روي زمين آغاز شد؟»، يكي از كهن ترين سوالات در ميان همه فرهنگ ها، اقوام، مذاهب و جوامع گوناگون در تاريخ شناخته شده بشر است. تا پيش از كشفيات دانشمندان در دوران اخير، هريك از گروه هاي جمعيتي بشري، بر اساس چارچوب فكري خود پاسخ اين پرسش را بيان كرده اند؛ پاسخ هايي كه اصولا به دو شكل كلي بودند: پاسخ هاي گروه بزرگي از جمعيت ها بر اساس برداشت از نظام هاي فكري پيش از خود استوار بوده است كه اغلب در برخي از موارد، تغييراتي براي هم خواني با تفكرات زمان خود در آنها اعمال مي شده است. گروه كوچك تر ديگر بر اساس آنچه در اطراف خود در طبيعت مي ديدند، نزديك ترين و آسان ترين پاسخ را بر اساس توانايي درك افراد كلوني يا پيروان خود بيان مي كردند. در طول تاريخ شناخته شده بشر موارد متعددي از نگرش اتكا به قدرت هاي ماورايي به عنوان دليل براي رويدادهاي طبيعي مشاهده شده است. گروه هاي جمعيتي در مواجهه با حوادث طبيعي اين رويدادها را ناشي از دعواي خدايان، خشم و قدرت نمايي آنها بر خود مي دانستند. اقوام دوران مختلف در تاريخ بشر نزديك ترين و آسان ترين پاسخ براي وقوع رعدوبرق، توفان، سيل، زلزله و خشك سالي و... را ناشي از اراده نيروهاي ماورايي در آسمان ها مي دانستند (زئوس خداي باران و رعدوبرق)، در حالي كه در دوران فعلي، پيشرفت در علوم باعث شده است تا پاسخ هاي بسيار دقيق، مستند و قابل راستي آزمايي از سوي دانشمندان براي رويدادهاي متفاوت طبيعي ارائه شود؛ اما درباره چگونگي پيدايش حيات روي زمين هرچند كه اطلاعات بسيار خوبي از چگونگي اين فرايند در ديدگاه كلي آن داريم؛ اما هنوز نقاط مبهمي وجود دارد كه دانشمندان به شكل پيوسته در حال تبيين نظريات جديد براي آنها هستند.

درباره بررسي چگونگي آغاز زندگي روي زمين، لازم است ابتدا به كليات چهارچوب حيات بپردازيم و ببينيم كه زندگي در علوم زيستي به چه معناست و در چه محدوده هايي تعريف مي شود. حيات (بنا به نظر اكثريت دانشمندان) در علم اين گونه تعريف مي شود: هر مجموعه اي كه داراي «متابوليسم-فعاليت هاي شيميايي» باشد و با «مصرف انرژي» بتواند «رشد» و «توليد مثل» كند. اين مجموعه بايد داراي خواصي باشد كه بتواند آن را «منحصربه فرد» كرده و امكان «تغيير در نسل هاي بعدي» را داشته باشد. در يك تعريف كلي موجود زنده يك بيوسيستم است كه به وسيله يك غشا يا ديواره محصور و از محيط اطرافش متمايز شده، فرمي از انرژي را از محيط مي گيرد و با تبديل و مصرف انرژي و به كارگيري مواد محيط، كالبد خود را ساخته يا تعمير مي كند و به طور فعال با صرف انرژي و غلبه بر آنتروپي، جلوي متلاشي شدن كالبد خود را مي گيرد. درعين حال اين بيوسيستم حاوي يك بسته اطلاعاتي است كه در فرايند همانندسازي و توليد مثل عينا؛ ولي به طور نادقيق در بيوسيستم هاي ديگر كپي سازي مي شود. بر اساس اين تعريف همه گونه هاي گياهان، جانوران (انسان به عنوان گونه هومو ساپينس در اين فرمانرو سلسله قرار دارد)، قارچ ها، آغازيان و باكتري ها همگي به عنوان موجود زنده محسوب مي شوند. در ميان تمام انواع گونه هاي موجودات زنده، از باكتري ها به عنوان ساده ترين موجود زنده تا انسان به عنوان دارنده گسترده ترين و پيچيده ترين شبكه عصبي در ميان گونه هاي جانوري، همه در پايه ترين واحد زيستي داراي سلول هستند. درواقع سلول واحد بنيادين ساختاري و كاركردي همه جانداران (ارگانيسم هاي موجودات زنده) است. سلول مهم ترين نقطه اشتراك همه موجودات زنده، چه تك سلولي و چه پرسلولي است.

سلول، نقطه آغازين پديدارشدن هر نمونه از گونه هاي زيستي است. هر سلول به عنوان نقطه شروع حيات، نيازمند دستورالعمل، مواد اوليه و انرژي براي ساخت آن موجود زنده است. براي كشف ريشه مشترك موجودات زنده نيازمند بررسي اين دستورالعمل هستيم. دستورالعمل ساخت يك موجود زنده با مولكول DNA در سلول ها نگهداري مي شود. اين دستورالعمل كه براي تشكيل اندام هاي موجودات زنده استفاده مي شود، داراي يك زبان مشترك است كه به آن الفباي ژنتيك گفته مي شود. درواقع «دستور زبان» فرمولي كه براي ساخته شدن انگشت پاي ما استفاده شده است، دقيقا مانند «ستور زباني» است كه فرمول ساخته شدن يك برگ درخت را مشخص كرده است. در اين زبان مشترك، تنها چهار حرف وجود دارد: A، T، C و G. هريك از اين حروف نشانگر نام يك مولكول باز آلي (يكي از انواع تركيبات شيميايي) هستند. دستورالعمل ساخت هر جزء از يك موجود زنده يا انواع فعاليت هاي ديگر زيستي در قالب رشته اي طولاني از اين چهار حرف كه در كنار هم قرار گرفته اند، تعريف مي شود. بر اساس عملكرد هر رشته، بخش مشخص شده اي از دستورالعمل كلي ساخت موجود زنده با نام ژن مورد شناسايي قرار مي گيرد. به طور مثال گروهي از ژن ها با عنوان HOX در دوران جنيني مهره داران مسئول ايجاد اسكلت بدن از دم تا سر است. اين گروه ژني در انواع پرسلولي ها از مگس سركه (Nature, 1997) تا مرغ، خفاش، كوسه، گربه، انسان و... وجود دارد. بعد از كشف اين شباهت هاي ژني در بين انواع گونه هاي موجودات زنده با يكديگر (به طور مثال انسان به عنوان گونه هومو ساپينس با مرغ و موز حدود 60 درصد محتواي ژنتيكي مشترك دارد(National Human Genome Research Institute) و برخي خواص ديگر زيستي مشترك، توانسته اند درخت ارتباطي بين موجودات زنده را طراحي كنند.

اين درخت در پايين ترين قسمت خود كه با نام ريشه درخت حيات شناخته مي شود به يك نقطه خواهد رسيد. اين نقطه را آخرين (از نزديك ترين اجداد به دورتر) جد مشترك همه موجودات و با نام مخفف انگليسي LUCA

(Last Universal Common Ancestor) مي نامند. در سال 2016 در مقاله اي كه در نشريه Nature Microbiology منتشر شد، دانشمندان اعلام كردند كه تعداد 355 ژن مشترك كه براي تمام فعاليت هاي اوليه و حياتي در ابتدايي ترين موجود زنده نياز بوده و بين همه موجودات زنده مشترك است را شناسايي كرده اند. بر اساس محاسبات انجام شده، دانشمندان احتمال مي دهند كه اين جد مشترك حدود 3.8 ميليارد سال قبل روي كره زمين به وجود آمده باشد. براي اينكه بتوانيم ديدگاه بهتري در مورد وجود يك موجود تك سلولي به عنوان جد مشترك همه موجودات زنده به دست آوريم، اجازه دهيد از زاويه ديگري به پيدايش هر نمونه از گونه هاي زنده نگاه كنيم. اين موضوع قابل انكار نيست كه هر موجود زنده در اولين نقطه تشكيل خود، چيزي جز يك سلول بارورشده نبوده است و اين سلول بارورشده بر اساس دستورالعمل ساخت اندام ها و فعاليت هاي زيستي موجود در كدهاي ژنتيكي (كه در سلول آن وجود دارد) تبديل به يك موجود زنده كامل مي شود. فارغ از هرگونه پيچيدگي زيستي جانداران از انسان تا باكتري تك سلولي، دستورالعمل ساخت موجودات زنده مي تواند از ساده ترين كدها مثل 355 ژن براي اولين موجود زنده تا چند هزار ژن براي گونه هاي پيشرفته ديگر تغيير كند. سلول اوليه با دسترسي به مواد مورد نياز و تامين انرژي بر اساس دستورالعمل هاي ژنتيكي بدون نياز به هيچ عامل اضافي ديگري در طول زمان مي تواند از يك سلول به يك موجود زنده پيچيده تبديل شود. اين مدت زمان براي هر گونه متفاوت است به شكلي كه در گونه هوموساپينس (انسان) 9 ماه به طول مي انجامد.

درك چگونگي فرايند پيدايش حيات تا گسترش تنوع زيستي به شكل امروزي كاري سخت است. يكي از بزرگ ترين عوامل سختي درك اين فرايند، درك زمان هاي طولاني براي ماست. هر يك از گونه هاي موجودات زنده درك خاصي از مفهوم زمان دارند. انسان با كمك شبكه عصبي پيچيده خود مي تواند درك متفاوتي از زمان نسبت به ساير گونه ها داشته باشد. ما براي درك طول مدت زمان به حافظه خود مراجعه مي كنيم. هر مقدار كه داده ها در زمان هاي متفاوت در حافظه ما باقي مانده باشد با يادآوري آنها مي توانيم تجسمي از طول مدت زمان داشته باشيم. به طور مثال ما احتمالا مي توانيم رخدادي كه در حدود 50 سال پيش افتاده باشد را به خاطر بياوريم و به پشتوانه اين خاطرات مدت زماني 50 سال آينده را تجسم كنيم. اما تجسم گذر از صد سال بسيار مشكل خواهد بود چون اكثريت افراد، خاطرات و آنچه در طول صد سال بر آنها گذشته است را بسيار سخت به خاطر خواهند آورد. اكنون كه بر اساس جديدترين يافته هاي دانشمندان مي دانيم اولين جرقه هاي حيات حدود 3.8 ميليارد سال پيش رخ داده است، متوجه مي شويم كه درك گذر اين مدت بسيار طولاني براي ما بسيار دشوار خواهد بود. همين دشواري باعث مي شود نتوانيم نگاهي بلندمدت به فرايندهاي زيستي داشته باشيم و هر آنچه در اطرافمان رخ داده است را در قالب مدت زماني حدود 50 سال تصور كنيم و با وجود اين ضعف در درك زمان هاي طولاني نتوانيم درك خوبي از چگونگي پيدايش تنوع بسيار بالاي زيستي با تمام پيچيدگي هايش داشته باشيم. براي حل اين مشكل و درك بهتر مسير طي شده توسط حيات روي زمين بايد نقاط كليدي را به عنوان نقاط تحولات اساسي در سرگذشت حيات مشخص كنيم. با مشخص كردن اين نقاط و ايجاد بازه هاي زماني كمي كوچك تر مي توانيم به شكل بهتري ديد كلي نسبت به اين رويداد به دست آوريم. به نظر مي رسد براي شروع بايد به زمان احتمالي پيدايش آخرين جد مشترك همه موجودات زنده (LUCA) بازگرديم. بر اساس آخرين يافته هاي محققان كه در نشريه

Nature در تاريخ 27 سپتامبر 2017 به چاپ رسيده است قديمي ترين فعاليت زيستي مربوط به 3.95 ميليارد سال قبل بوده كه احتمالا اين زمان شروع يك بازه زماني 200ميليون ساله براي پيدايش آخرين جد مشترك همه موجودات زنده بوده است. دستاورد اين بازه زماني براي حيات پيدايش اولين سلول هاي پروكاريوتي بوده است؛ سلول هايي بسيار ابتدايي و ساده كه فاقد هسته سلولي واقعي و اندامك هاي سلولي غشاءدار بوده اند. بر اساس آخرين فسيل هاي يافت شده حدود 3.5 ميليارد سال پيش، اولين موجودات زنده تك سلولي ساكن زمين اوليه شدند

(Research in Microbiology, Vol. 154, 2003). پيش از پيدايش موجودات اوليه چندسلولي براي مدت زمان بسيار طولاني زمين قلمرو يكه تازي موجودات تك سلولي پروكاريوتي بوده است. سيانوباكتري ها يا جلبك هاي سبزآبي در حدود سه ميليارد سال قبل دومين تحول بزرگ در مسير حيات را به وجود آوردند. در اين زمان از تاريخ حيات، سيانوباكتري ها فعاليت پيشرفته فتوسنتز را آغاز كردند و اكسيژن به عنوان يك محصول جانبي فعاليت هاي زيستي آنها به آرامي وارد جو زمين شد. اين فرايند به آرامي ادامه پيدا كرد تا در حدود 2.4 ميليارد سال پيش، جو جديد غني از اكسيژن زمين به وجود آمد. حدود 550 ميليون سال بعد از پديدارشدن جو غني از اكسيژن كره زمين، در حدود 1.85 ميليارد سال قبل، تحول بزرگ بعدي در داستان زندگي رخ داد: به وجودآمدن آخرين جد مشترك موجوداتي كه داراي سلول هاي يوكاريوتي هستند. سلول هاي يوكاريوتي كه احتمالا از تركيب سلول هاي پروكاريوتي بر اساس فعل وانفعالات خاصي به وجود آمده اند، داراي هسته سلولي واقعي هستند. اين اولين گام در مسير پيدايش موجودات پرسلولي بوده است. ميليون ها سال بعد از آن در حدود 1.5 ميليارد سال قبل (Proc Biol Sci) اجداد اوليه ما و ساير حيوانات، از اجداد اوليه گياهان و قارچ ها از يكديگر جدا شده و هركدام مسير خود را تا رسيدن به تنوع و گوناگوني امروز طي كردند.

شناخت چگونگي پيدايش زندگي روي كره زمين به دو بخش رويدادها (و زمان اين رويدادها)ي پيش و پس از پيدايش آخرين جد مشترك همه موجودات LUCA تقسيم مي شود. براي تاريخ نگاري و مستندسازي بخش دوم از سرگذشت حيات روي زمين ابزارهاي علمي متعددي وجود دارد. انواع علوم زيستي و زمين شناختي با داشتن ابزارهايي مثل شناسايي فسيل ها، ژنتيك، ساعت مولكولي، ريخت و اندام شناسي موجودات زنده و... با دقت و صحت بسيار خوبي توانسته اند يك چارچوب كلي با جزئيات مناسب از اين بخش از تاريخ حيات در اختيار ما قرار دهند(Nature Ecology & Evolution,Vol. 2, 2018). اما آنچه در پيش از پيدايش آخرين جد مشترك همه موجودات زنده رخ داده، كاملا شفاف نيست. دانشمندان در طي نيم قرن اخير نتايج و اطلاعات خوبي در اين زمينه در اختيار ما قرار داده اند. عمده ترين پرسش در اين بخش از داستان آغاز زندگي، چگونگي پيدايش اولين سلول ساده زيستي است. پاسخ به اين سوال بر اساس دو فرضيه قابل ارائه است؛ فرضيه اول بر اساس پيدايش سلول هاي اوليه در خارج از كره زمين استوار است. گروهي از محققان بر اين باور هستند كه ممكن است سلول هاي اوليه از جايي خارج از كره زمين به اينجا آورده شده و بعد در كره زمين مسير تاريخي خود را طي كرده باشند. اين فرضيه به نام پان اسپرميا

(Panspermia) معروف است، اما فرضيه بسيار جدي دوم كه شواهد زيادي از آن پشتيباني مي كنند، با نام بي جان زايش يا آبيوژنسيس (Abiogenesis) در روي زمين مطرح مي شود. بي جان زايش يعني فرايند پيدايش ساده ترين سلول زيستي از مواد شيميايي. در بررسي فرايندهاي پيدايش اولين سلول زيستي از مواد اوليه شيميايي، دو محور عمده مورد بررسي قرار مي گيرند؛ اول جزئيات چگونگي تامين اجزاي اوليه مثل مولكول هاي شيميايي حامل كدهاي ژنتيكي و دوم محيط و شرايطي كه اين اجزا بر اساس قوانين فيزيكي و شيميايي توانسته اند در كنار يكديگر پيش سلول هاي اوليه و سپس سلول هاي ساده زيستي ابتدايي را به وجود آورند. پرداختن به جزئيات بي جان زايش نيازمند مطالب بسيار مفصل و طولاني است كه قطعا در اين نوشته فعلي مجالي براي پرداختن به آن نيست، اما براي آشنايي اوليه با اين مفهوم برخي موارد در ادامه مطرح مي شوند.

در مورد چگونگي تامين اجزاي اوليه سلول هاي زيستي، دانشمندان معتقد هستند كه احتمالا بخشي از بلوك هاي سازنده اجزاي اولين سلول هاي حياتي از فضاي خارج از زمين توسط اجرام فضايي به زمين آورده شده (Topics in Current Chemistry. 2013, 333:307) و بخش ديگري هم ممكن است كه روي زمين در محيط هايي كه امكان فعاليت هاي شيميايي خاص در شرايط زمين اوليه در آنها وجود داشته است، ساخته شده باشند. درك چگونگي امكان ساخته شدن سلول هاي اوليه زيستي از اجزاي سازنده آنها نيازمند درك زمان و شرايط اوليه حاكم بر زمين است. اگر به زماني معادل چندصد ميليون سال و محيط بسيار خشن شيميايي زمين اوليه در كنار هم توجه كنيم، مي توانيم چشم انداز مناسبي از چگونگي فرايند بي جان زايش به دست آوريم. درواقع بخش مهم ديگري كه در بي جان زايش به آن بايد توجه كرد، محيط وقوع اين رويداد و شرايط محيطي آن است. نظرات بسيار متعددي در اين مورد وجود دارد. آخرين دستاوردهاي دانشمندان، محل احتمالي وقوع اين ساخت وساز را در كنار دهانه هاي آبفشاني هاي آب گرم كف اقيانوس ها نشان مي دهد؛ جايي كه آب غني از هيدروژن، دي اكسيدكربن وآهن- سولفور و ساير مواد معدني اوليه موردنياز، موجود بوده است (smeg,2008.73,10:1038). علاوه براين نتايج جديدي هم در شماره ويژه پاييزه نشريهScientific American منتشر شده كه نشان مي دهند محل تشكيل سلول هاي اوليه ممكن است سرزمين هاي متاثر از فعاليت هاي آتشفشاني بوده باشند. آنچه در دوران پيش از پيدايش اولين سلول هاي حياتي روي زمين رخ داده بسيار پيچيده و منحصربه فرد بوده است. ديگر نه آن شرايط اوليه زمين وجود دارد و نه عدم تنوع زيستي آن زمان. در زمان حال اگر هم هر نوع حيات اوليه ديگري در جايي از كره زمين پديدار شود، قطعا در هرم غذايي ساير گونه ها قرار خواهد گرفت و هرگز فرصت طي كردن مسيري اين چنين را به دست نخواهد آورد.

داستان پيدايش زندگي روي كره زمين داستاني بسيار طولاني است و رويدادهاي فراواني در طول اين حدود چهار ميليارد سال رخ داده، پيدايش ها و انقراض هاي گوناگوني وجود داشته و محيط زيست روي كره زمين بارها شاهد دگرگوني هاي فراوان و بسيار شديد بوده كه تمام اين شرايط در كنار هم ، داستان زندگي روي زمين را علاوه بر منحصربه فردبودن، به يك فرايند آشوبناك غيرقابل پيش بيني در روند آينده آن تبديل كرده است، اما اين تاريخ پرفرازونشيب توانسته است دستاورد بسيار مهمي در علوم زيستي به ارمغان آورد. دستاورد اين سرگذشت، چارچوب مشخصي است كه تمامي فرايندهاي زيستي در اين چارچوب مورد مطالعه قرار مي گيرند. اين چارچوب بر اصول پايه اي استوار است؛ اصولي از قبيل وجود آخرين جد مشترك همه موجودات زنده، دستور زبان يكسان در دستورالعمل ساخت اندام ها و اجراي فعاليت هاي زيستي همه موجودات زنده و پايه يكسان مواد شيميايي تشكيل دهنده ساختار شيميايي حامل دستورالعمل هاي به وجودآوردن همه موجودات. اين اصول در كنار پيشرفت هاي علمي در حوزه هاي مختلف و دستيابي به فناوري هاي نوين ما را اميدوار خواهد كرد كه در آينده اي نه چندان دور پرده از رازهاي باقيمانده از دوران پيش از تشكيل اولين سلول هاي حياتي برداريم. تا آن روز صبر مي كنيم و از چشم انداز زيباي آنچه تا امروز كشف شده است، لذت مي بريم.


*پژوهشگر منشا حياتداستان پيدايش حيات


 روزنامه شرق، شماره 3279 به تاريخ 6/8/97، صفحه 9 (علم)

لينک کوتاه به اين مطلب:   
 


    دفعات مطالعه اين مطلب: 27 بار
    



آثار ديگري از " سروش سارابي"

  پرسش هاي ماندگار و بي پاسخ / حيات به چه معناست و شرايط وجود آن در خارج از سياره زمين به چه شكل خواهد بود؟
سروش سارابي *، شرق 11/5/97
مشاهده متن    
بيشتر ...

 

 
 
چاپ مطلب
ارسال مطلب به دوستان

معرفی سايت به ديگران
گزارش اشکال در اطلاعات
اشتراک نشريات ديگر
 جستجوی مطالب
کلمه مورد نظر خود را وارد کنيد

جستجو در:
همه مجلات عضو
مجلات علمی مصوب
آرشيو اين روزنامه
متن روزنامه های عضو
    
جستجوی پيشرفته



 

اعتماد
ايران
دنياي اقتصاد
رسالت
شرق
كيهان
 پيشخوان
ماهنامه آسانسور، پله برقي و بالابر
متن مطالب شماره 54، آبان 1397را در magiran بخوانيد.

 

 

سايت را به دوستان خود معرفی کنيد    
 1397-1380 کليه حقوق متعلق به سايت بانک اطلاعات نشريات کشور است.
اطلاعات مندرج در اين پايگاه فقط جهت مطالعه کاربران با رعايت شرايط اعلام شده است.  کپی برداري و بازنشر اطلاعات به هر روش و با هر هدفی ممنوع و پيگيرد قانوني دارد.
 

پشتيبانی سايت magiran.com (در ساعات اداری): 77512642  021
تهران، صندوق پستی 111-15655
فقط در مورد خدمات سايت با ما تماس بگيريد. در مورد محتوای اخبار و مطالب منتشر شده در مجلات و روزنامه ها اطلاعی نداريم!
 


توجه:
magiran.com پايگاهی مرجع است که با هدف اطلاع رسانی و دسترسی به همه مجلات کشور توسط بخش خصوصی و به صورت مستقل اداره می شود. همکاری نشريات عضو تنها مشارکت در تکميل و توسعه سايت است و مسئوليت چگونگی ارايه خدمات سايت بر عهده ايشان نمی باشد.



تمامي خدمات پایگاه magiran.com ، حسب مورد داراي مجوزهاي لازم از مراجع مربوطه مي‌باشند و فعاليت‌هاي اين سايت تابع قوانين و مقررات جمهوري اسلامي ايران است