منشا حیات چیست؟

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: منشا حیات چیست؟

پژوهش های اخیر زیست شناسی، زمین شناسی و شیمی، احتمال های تازه ای برای آغاز حیات روی کره زمین مطرح کرده اند.

پژوهش های اخیر زیست شناسی، زمین شناسی و شیمی، احتمال های تازه ای برای آغاز حیات روی کره زمین مطرح کرده اند.
در حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش، تغییر در مدار سیاره های بیرون از منظومه شمسی، سیلی از دنباله دارها و سیارک ها را روانه درون این منظومه کرد. برخورد این اجرام، که هنوز اثر گودال های آن را در سطح ماه می توان دید، باعث داغ شدن کره زمین گشت. در نتیجه صخره ها ذوب شدند و با تبخیر اقیانوس ها، غباری گداخته، زمین را فراگرفت.
با اتمام این بمباران در ۳.۸ میلیارد سال پیش، کوه ها شکل گرفتند که شواهدی از فرایند زیست شناسیکی را در دل خود دارند. پس اگر حیات از ماده ای غیرآلی و به راحتی و سرعت می تواند آغاز شده باشد، چرا سایر سیاره های منظومه شمسی فاقد حیاتند؟ چرا شیمیدان ها هنوز نتوانسته اند حیات را بازسازی کنند؟
منشا حیات همیشه پر از ابهام و تناقض بوده است. کدام اول بوده: پروتئین های درون سلول یا اطلاعات ژنتیکی سازنده آن ها؟ بدون غشای سلولی، چه طور مواد لازم دور هم آمده اند و متابولیسم پیدا کرده اند؟ اگر غشائی بوده، چه طور مواد غذائی وارد آن می شده؟
شاید این سوال ها به نظر بی معنی برسد چون به هر حال زندگی به شکلی روی زمین شروع شده است. برخی پژوهشگران که در این مورد اصرار ورزیدند، در نهایت سال های بسیاری را با ناکامی به هدر رفته، یافتند. و بالاخره دانشمندان برجسته ای مثل فرانسیس کریک، نظریه پرداز پیشرو در زیست شناسی مولکولی گفت شاید حیات جای دیگری شکل گرفته و بعد به زمین آمده، چون توضیح قابل قبول دیگری برای سرعت به وجود آمدن آن نمی توان یافت.
اما به گزارش نیویورک تایمز، اکتشافات سال های اخیر، امیدی تازه برای پی بردن به این راز ایجاد کرده است. یکی از آن ها، سری اکتشافاتی در مورد ساختارهای شبه سلولی است که می توانند به طور طبیعی از موادی که به نظر می رسد در آن زمان وجود داشته اند، ایجاد شده باشند. زوستاک، بارتل و لوییسی در سال ۲۰۰۱/ ۱۳۸۰ نشان دادند که برای ایجاد یک سلول ترکیبی، وجود مولکول ژن ها و پیش سلول ها (پروتئین هایی با ویژگی های حیاتی) به همراه مولکول هایی که درون سلول بمانند، ضروری است. اگر این مولکول ها امتیاز لازم را برای بقا به سلول بدهند، سیستمی ماندنی با قابلیت تکثیر خودبه خود به وجود می آید که می تواند تکامل داروینی را شروع کند.
به نظر می رسد که اسیدهای چرب ساده خودبه خود دولایه شده اند و با اضافه شدن اسیدهای چرب دیگر و آب، تقسیم شده باشند. مولکول ها وارد این پوشش می شده اند و با اتصال به مولکول های بزرگ تر، دیگر نمی توانستند خارج شوند. این همان ترکیبی است که سلول اولیه لازم داشته است. اگر این پیش سلول ها یک قطعه کوچک دی.ان.ای را احاطه کرده باشند، نوکلئوتیدها به این مجموعه وارد می شدند و به آن دی.ان.ای متصل می شدند.
زوستاک در آزمایش هایش به ساخت یک سلول تقسیم شونده از مواد شیمیایی که فرض می شود در ابتدای زمین وجود داشته اند، نزدیک شده؛ اما برخی از مولفه ها مثل نوکلوتید ها خیلی پیچیده اند. نوکلئوتید از یک مولکول قندی تشکیل شده که از یک طرف به یک مولکول قلیایی و از طرف دیگر به گروه فسفات متصل است. بازهایی مثل آدنین به راحتی از مواد ساده ساخته می شوند، اما اتصال طبیعی آن به قندی چون ریبوز، به نظر ناممکن است.
اما در ماه گذشته، جان ساترلند، شیمیدان دانشگاه منچستر، نشان داد در شرایط مناسب، ماده قلیایی و قند می توانند به صورت یک واحد و نه جدا از یکدیگر ساخته شوند. ساخت سلول خود تکرار کننده ای از مواد شیمیایی، آغازی برای تاریخ ژن ها بود.
دکتر جویس با ساخت مولکول های آر.ان.ای با قابلیت تکرار، روی آغاز تاریخ ژن ها مطالعه می کرده است. آر.ان.ای بسیار به دی.ان.ای شبیه است و علاوه بر قابلیت انتقال اطلاعات، می تواند مانند یک آنزیم روی واکنش های شیمیایی تاثیر بگذارد. وی زمستان ۱۳۸۷ گزارش کرد موفق شده است دو مولکول آر.ان.ای بسازد که می توانند ترکیب یکدیگر را از ۴ نوع نوکلئوتید آر.ان.ای توسعه دهند. وی می گوید: »بالاخره مولکولی داریم که جاودانه است، یعنی اطلاعاتش به دقت منتقل خواهد شد. این سیستم زنده نیست، اما دارای عملکردهای مهم حیاتی مثل تکثیر و تطابق با شرایط است.
یکی دیگر از پیشرفت های موثر در این زمینه، مطالعات دست برتری مولکول هاست. برخی مواد شیمیایی مانند اسیدهای آمینه در دو شکل آیینه ای مثل چپگرد و راستگرد بودن، وجود دارند. با این که در اغلب شرایط طبیعی، هر دو نوع به طور مساوی یافت می شوند، اما در سلول های زنده، همه از نوع راستگردند. با این که دلیل این مسئله هنوز به طور قطع روشن نشده، اما مطالعاتی نشان می دهند که ترکیب این دو نوع، تحت چرخه انجماد و ذوب، به یک نوع تبدیل می گردند.
سوالات مربوط به آغاز حیات بسیارند و این یافته های تازه شاید با مربوط شدن به هم، راهی تازه در این زمینه بگشایند. امروزه دانشمندان بسیار بیشتر از ۵-۱۰ سال پیش به یافتن پاسخ امیدوارند. یکی از مشکلات این مطالعات، مشخص نبودن زمان و شرایط درست آغاز حیات است. برخی شیمیدانان مانند واشترشوسر معتقدند حیات نخستین در شرایط آتشفشانی اعماق اقیانوسی به وجود آمده،. در حالی که بسیاری معتقدند آغاز حیات نیازمند یک دریاچه آب شیرین گرم است که مرطوب و خشک شدن محیط، شرایط مساعد اولین فرایندهای زیستی را فراهم کند.
به علاوه، با این که قدیمی ترین شواهد حیات، فسیل باکتری های ۱.۹ میلیارد ساله است، اما صخره های گرینلند ترکیبی غیرعادی از ایزوتوپ های کربن دارند که می تواند نشانگر فرایندهای زیست شناختی در ۳.۸۳ میلیارد سال پیش باشد.
مطالعات اخیر روی قدیمی ترین صخره ها نشان می دهد که اقیانوس های ثابت و پوسته قاره ای در ۴ میلیارد و ۴۰۴ میلیون سال پیش و تنها ۱۵۰ میلیون سال بعد از ایجاد سیاره زمین ایجاد شده اند. بنابراین، حیات نیم میلیارد سال پیش از بمباران سیارکی وقت داشته تا روی زمین ایجاد شود و شاید نمونه هایی از آن در اعماق اقیانوس ها از این بمباران جان سالم به در برده باشد.