نگاهى به منشاء و شرايط پيدايش حيات

منظور ما از حيات چيست؟ منشاء آن را چه مى دانيم؟ و شرايط پيدايش و تداوم حيات چيست؟ آيا حيات خود به خود شكل مى گيرد؟ اينها سئوالاتى است كه هنوز پاسخى كاملاً قطعى نيافته اند. در اينجا توضيحاتى كلى راجع به آنها مى دهيم.
•حيات چيست
چون تاكنون تنها با يك شكل حيات مواجه بوده ايم، دانشمندان در تعريف كلى حيات كه به اشكال ديگر هم قابل تعميم باشد اختلاف نظر دارند. قطعاً مى توانيم ويژگى هاى ظاهرى موجودات زنده را وصف كنيم اما اين كافى نيست. براى مثال نمى توان موجودات زنده را گونه اى تعريف كرد كه مواد غذايى مى گيرند و مواد زايد را دفع مى كنند، زيرا اغلب وسايل نقليه هم همين كار را انجام مى دهند. البته مفهوم حيات در مقاطع گوناگون توسط زيست شناسان و فلاسفه مورد بحث قرار گرفته است اما احتمالاً محبوب ترين تعريف همان است كه «جرالد لوئيس» از موسسه پژوهشى «اسكريپس» ده سال پيش بيان كرد. او حيات «نظام شيميايى خودكفا توصيف كرده كه قادر است از طريق انتخاب طبيعى (همسانى با طبيعت) تكامل يابد. البته همان طورى كه گفته شد اين تعريف فعلاً جوابگوى همان شكل حياتى است كه سال ها است در زمين مى شناسيم و به نظر زيست شناسان از يك نياى مشترك با بنيادهاى پروتئينى و كربنى به وجود آمده است. بنابراين براى هر نوع مقايسه اى به شكل دوم و بيگانه حيات نياز داريم. ولى براى تنها حيات شناخته شده هم مى توان ويژگى هاى كلى ديگرى را مثال زد. مانند اين كه همتاسازى (توليد مثل) مى كنند، سوخت و ساز شيميايى دارند و رشد مى كنند، ارتباط درونى اجزاى بدن از طريق علائم الكترونيكى يا توليد تركيبات شيميايى (مثل هورمون ها) انجام مى گيرد. البته بايد توجه كرد كه هيچ كدام از اين ويژگى ها به تنهايى مشخصه حيات نيستند بلكه اجتماع همزمان آنها در يك موجود ويژگى حيات را ايجاد مى كنند. نكته قابل توجه اين است كه در دهه هاى اخير دانشمندان تلاش زيادى كردند تا بتوانند از تركيبات و مولكول هاى اوليه، شكل ديگرى از حيات ايجاد كنند و حتى در اين زمينه هم تا حدى موفق بودند. آنها توانستند در محيط هاى آزمايشگاهى برخى از الگوهاى حيات را ايجاد كنند كه براى ما بيگانه است. مثلاً «استين راسموسن» در آزمايشگاه ملى «لس آلاموس» در نيومكزيكو شكلى از حيات به وجود آورده كه از قطره هاى چربى حاصل شده است. در صورت موفقيت اين تلاش ها الگوى ديگرى از حيات هم در اختيار خواهيم داشت و آنگاه مى توانيم عموميت تعريف خود را از حيات طبق آن بسنجيم و به طور كلى برداشت خودمان از حيات را تصحيح كنيم.
•حيات چگونه شكل مى گيرد
ما اينك واحدهاى شيميايى بنيادى را كه سازنده حيات هستند مى شناسيم اما اين كه از كجا آمده اند و حيات از چه زمانى و چگونه آغاز شده است هنوز قطعى نيست. در حال حاضر ما مى توانيم شرايطى مشابه شرايط اوايل عمر زمين را در آزمايشگاه ايجاد كنيم. شرايطى كه طى آن تركيبات اوليه بعد از انفجار بزرگ از مولكول هاى ساده به تركيب پيچيده و عالى تر سوق داده شده است كه البته اين نكته با توجه به شرايط مساعد زمين در كمربند حيات و جوى مناسب و منبع انرژى كافى و وجود آب مايع به نظر غيرقابل اجتناب مى آيد. شرايط اوليه زمين با شرايط كنونى تفاوت داشته است. در اتمسفر اوليه به جاى اكسيژن و ازت، مخلوطى از هيدروژن، آمونياك، متان، بخار آب و گازكربنيك وجود داشته كه مناسب تشكيل مولكول هاى مركب هستند. نكته قابل توجه اين است كه دانشمندان با شبيه سازى شرايط ابتدايى زمين در آزمايشگاه و افزودن حرارت و قوس الكتريكى (همان نقشى كه آذرخش ايفا مى كرد) توانسته اند ماده اى حاوى اسيدهاى آمينه را ايجاد كنند. اين اولين پل بين ماده و حيات بود. در حقيقت در نتيجه تاثير پرتوهاى ماوراى بنفش خورشيد و آذرخش هاى شديد، مواد مذكور در جو به تركيبات مركب جديد تغيير شكل يافتند و با تغيير شكل آنها در اتمسفر، به صورت باران (باران هاى آلى) بر زمين فرو افتادند. دليل اصلى وجود گسترده كربن، هيدروژن و اكسيژن در بافت موجودات زنده هم همين منشاء آلى است. با فروريختن باران هاى آلى شامل مولكول هاى پيچيده اسيد آمينه در اقيانوس ها _ شرايطى كه قادريم مشابهش را در آزمايشگاه توليد كنيم- نخستين اقيانوس هاى زمين در واقع به نوعى «سوپ اوليه» تبديل شدند كه حيات ابتدايى (مشتق از اسيدهاى آمينه) را در خود جاى داده بودند. فرم هاى مشتق از اين اسيدهاى آمينه بعدها نيمى از پايه توارث (DNA) را تشكيل دادند. گرچه بايد متذكر شد كه اتمسفر زمين پس از ايجاد اين پيش زمينه، خود در حفظ حيات ابتدايى در برابر پرتوهاى مرگبار فرابنفش خورشيد و گرما نقش عمده اى داشت و از آن به خوبى نگهدارى كرد. موارد مذكور همان واحدهاى شيميايى بنيادى هستند كه اكنون آنها را به عنوان پايه گذاران حيات ابتدايى مى شناسيم. ولى علاوه بر توضيحاتى كه راجع به چگونگى پيدايش آنها داده شد، هنوز هم قطعيت كاملى وجود ندارد زيرا برخى دانشمندان عقيده دارند اين بنيادها و از جمله اسيدهاى آمينه، مسافر سيارك ها و شهاب هايى بوده اند كه پس از دوام در سفرهاى ميان سياره اى در ابتداى عمر زمين در برخورد با آن گسترش و تحول يافته اند.
پس تا اينجا بنيادهاى ابتدايى حيات را شناختيم، با اين كه به طور قطعى نمى دانيم منشاء اين بنيادها كجا است يا چيست؟ اما چگونه پروتئين ها و مولكول هاى DNA و مراحل پيشرفته تر از اين مولكول هاى ساده مشتق شده اند يا به عبارتى اين مولكول هاى اسيد آمينه ساده چگونه پيش زمينه حيات شدند؟ براى اين كار اسيدهاى آمينه و ديگر بنيادها بايد به قدرى متمركز شوند كه بتوانند با هم برخورد كنند و واكنش دهند و در نتيجه مولكول هاى پروتئين و ساختار ابتدايى DNA را توليد كنند. در صورتى كه در حالت عادى احتمال نزديك شدن و متمركز شدن آنها كم است. پژوهشگران گمان مى كنند كه سطوح برخى كانى ها كه از لحاظ شيميايى «چسبنده» است باعث نزديك شدن مولكول ها شده است. در حقيقت در سواحل كم عمق كانى هايى مانند خاك رس و كوارتز وجود داشت كه طبيعتى چسبنده دارند. در خاك رس مولكول هايى به دام مى افتند و با تشكيل زنجيرهاى دراز به يكديگر متصل مى شوند و در نهايت زنجيره هاى كوچك ابتدايى DNA را تشكيل مى دهند. از اين پس است كه با تشكيل مراحل ابتدايى و سپس نهايى DNA و وجود شرايط مساعد گسترش آن حيات به طور گسترده اى وسعت مى يابد. آخرين نكته اى كه بايد اشاره كنيم زمان آغاز حيات است. در صورت كشف قطعى زمان گسترش و پيدايش حيات مى توانيم به برخى پرسش ها پاسخ دقيق بدهيم. برخى پژوهشگران گمان مى كنند نشانه هاى حيات در سنگ هايى كه ۸/۳ ميليارد سال عمر دارند وجود دارد. شايان ذكر است عمر زمين ۵/۴ ميليارد سال برآورد شده كه از ۴ ميليارد سال پيش قابل سكونت شده است. يعنى فقط ۲/۰ ميليارد سال پس از قابل زيست شدن زمين. برخى ديگر هم عقيده دارند نشانه هاى حيات تا ۷/۲ ميليارد سال پيش ظهور نكرده است. با اين حساب زمان قطعى پيدايش حيات هم بر ما مشخص نيست. در نهايت براى جمع بندى كلى مطالب بايد گفت، اكنون ما بنيادهاى شيميايى حيات را مى شناسيم و به نظريه هاى جامعى _ بين دانشمندان _ راجع به منشاء پيدايش بنيادها و چگونگى پيشرفت آنها به مولكول هاى پيچيده DNA دست يافته ايم و مى توانيم نسبتاً زمان دقيق پيدايش اين حيات ابتدايى را تخمين بزنيم. به طور كلى ايده اى جامع درباره حيات و چگونگى پيدايش و پيشرفت آن يافته ايم، هر چند بايد ذكر كرد اطلاعات ما فعلاً درباره تنها شكل حياتى است كه در زمين رخ داده و آن را مى شناسيم و ذكر اين نكته هم ضرورى است كه بدون وجود زمينه هاى مساعدى چون جو محافظ زمين و وجود آب مايع و منبع انرژى چون خورشيد نبايد انتظار چنين حياتى و چنين تحولى شگفت را بر روى زمين داشته باشيم.
منابع:
۱- مجله دانشگر، شماره ۹ آذر ،۱۳۸۳ مقاله هاى «حيات چيست؟» و «حيات چگونه آغاز شد؟»
۲- زيباترين تاريخ جهان، هيوبرت ريوز، ترجمه حسين فرهاديان، نشر رحيمى ،۱۳۸۰ ص ۷۶ تا ۱۰۰.
۳- ماهنامه نجوم، شماره ۱۴۱ آذر ،۸۳ ويژه نامه حيات، مقاله ابراهيم ويكتورى.