آقای داوکینز و دیگر آتئیستهای جهان بالاجماع،پدیده حیات و ظهور انسان بر روی آن را حاصل فرگشت(Evolution) می دانند. آنها موجودات ریز ذره بینی را نخستین اجداد بشر بر شمرده و سپس سعی می کنند به استناد انتخاب طبیعی و بقای شایستگان، تغییر موجودات از یک گونه ابتدایی به گونه بعد و تنوع حاصل از آن را توضیح دهند.او در کتاب خود تحت عنوان افسانه نیاکان می نویسد:... the Archaea are closer cousins to us than they are to the Eubacteria . :آرکئا باکترها عموزاده هایی نزدیکتر از ما نسبت به اوباکترها هستند... این افراد این راه طولانی را فقط به یک منظور طی می کنند: انکار وجود خدا. نظریه تکامل داروین پایه و اساس تمامی افکار آتئیستهاست و بدون این نظریه آنها هرگز قادر به توجیه افکار الحادی خود نیستند. ما در این وبلاگ سعی می کنیم در قالب چند مقاله ساده و با استناد به مقالات مختلف این نظریه را بررسی کرده و این سوال را پاسخ دهیم که آیا نظریه تکامل جانشینی برای آفرینش موجودات توسط خدای بزرگ است یا خیر.


 Abiogenesis یا biopoiesis: این دو کلمه به طور خلاصه به معنی منشاء گرفتن حیات از ماده غیر آلی هستند. در این ایده ذکر می شود که پس از تشکیل اسیدهای آمینه( بر اساس متد استانلی میلر یا شیوه های دیگر) در نخستین زمانهای حیات در زمین موسوم به the early Eoarchean era، این اسیدهای آمینه با دیگر مولکولهای مختلف تشکیل و ترکیباتی دیگر از جمله پروتئینها، اسیدهای نوکلوئیک و پلی ساکاریدها (سه عنصر اساسی برای حیات) را تشکیل داده اند. آنزیمهای لازم برای سنتز این ترکیبات نیز به روشهای بالا مثل مدل میلر ساخته می شوند.

یک اشکال بزرگ اکثر تئوریهای بیان شده و از جمله تئوری سوپ بنیادین آن است که هیچیک نتوانسته اند به خوبی تشکیل ملکولهای بزرگتر و به وجود آمدن نخستین عنصر حیاتی را(شما ساده ترین و پیش پا افتاده ترین عنصر حیاتی را فرض کنید) را توضیح دهد.

پاستور در سال 1864 پس از یک سلسله تجربیات موضوع تولید خود بخود spontaneous generation را رد کرد.در سال 1953 اپارین با توجه به یک سلسله یافته ها استنتاج کرد که اکسیژن اتمسفر مانع از سنتز مواد آلی خاص می شده پس پدیده تولید خود بخود حداقل یکبار باید در آن زمان رخ داده باشد. او سپس افزود به دلیل تغییراتی که در روی زمین رخ داده تولید خودبخود متوقف شده باشد. (Oparin, Aleksandr I. (1953). Origin of Life. Dover Publications, New York. pp. 196) بسیاری از تئوریهای مدرن در خصوص آغاز حیات هنوز این نظریه اپارین را به عنوان نقطه شروع می پذیرند.

Prebiotic organic molecules: تشکیل نخستین پیش سازهای ملکولهای آلی حیاتی prebiotic organic molecules از موضوعاتی بوده که در 50 سال اخیر به شدت مورد توجه دانشمندان بوده است. تحقیقات میلر – یوری در سال 1952 از نخستین موارد در این حوزه بود(Miller, Stanley L. (May 1953). "Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions" (PDF). Science 117 (3046): 528–9).قبل از آنکه در باره تحقیقات میلر یوری توضیح دهم بهتر است اشاره ای به مدل سوپ بنیادین کنیم.

مــــــــدل سوپ بنیادین"Primordial soup" theory:

در دهه ۱۹۲۰ دانشمندان اظهار داشتند که در اقیانوس های اولیه زمین یکباره مقدار زیادی مواد آلی پدید آمدند و این نظریه به مدل سوپ بنیادین مشهور است .تصور دانشمندان بر این است که درآن هنگام اقیانوس های زمین مملو از ملکولهای آلی مختلف بودند.این دانشمندان فرض کرده بودند که این ملکولها در اثر انرژی حاصل از تابش خورشید ، انفجارهای آتشفشانی و رعد و برق پدید آمده بودند.پس از آن گروهی از دانشمندان اعلام کردند که در جو اولیه زمین اکسیژن وجود نداشته است و در عوض این جو 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 داده اند.

استانلی میلر در نیمه های قرن بیستم مدل سوپ بنیادین را آزمایش کرد . وی گازهای متان و بخار آب ، آمونیاک و هیدروژن را درون دستگاهی قرار داد و منظور شبیه سازی رعدو برق از یک جرقه الکتریکی استفاده کرد ، بعد از چند روز وی در آن دستگاه ترکیبات متعددی پیدا کرد که این ترکیبات شامل برخی از عناصر تشکیل دهنده حیات از جمله آمینو اسیدها ، اسیدهای چرب و کربوهیدراتها بودند.این نتایج نشان میدهد که برخی از مواد شیمیایی پایه ای حیات در شرایطی مشابه شرایط آزمایشگاهی میلر پدید آمدند.

MILLERS LABORATORY APPARATUS

سالها بعد وقتی دانشمندان مجددا آزمایشات میلر و لوری را تکرار کردند دیدند که تا 20 اسید آمینه در این آزمایشات سنتز می شود و این بیشتر از تعدادی بود که آنها گفته بودند(11 اسید آمینه).در این آزمایشات نوکئیک اسیدی ساخته نشد.برخی پیشرفتها که در زمینه سنتز برخی مواد در آزمایشگاه اتفاق افتاد سبب شد پروفسور Colin S. Pittendrigh در سال 1967 اظهار کند آزمایشگاهها ظرف ده سال آینده خواهند توانست یک سلول زنده را ایجاد کنند (Woodward, Robert J., Photo editor (1969). Our amazing world of Nature: its marvels and mysteries. Reader's Digest Association). آنها فکر می کردند بالاخره خواهند توانست نحوه تولید ماکروملکولهای آلی و مهمتر از همه ژنوم را توضیح دهند ولی وقتی تمامی تلاشهای آنها شکست خورد خیلی آرام و بی سرو صدا آنها از کنار این مسئله گذشتند و بدین ترتیب ادعای تولید نخستین سلوهای زنده حتی در ساده ترین شکل آن هیچ وقت به تحقق نپیوست.

Dr. Stanley Muller with the Milller-Urey machine

دلیل مردود بودن آزمایشات میلر را از نظر سایر دانشمندان:اکتشافات جدیدی که بعد از نظریه سوپ بنیادین به دست آمد باعث ارزیابی مجدد مدل سوپ بنیادین شد . در زمان آزمایش میلر زیست شناسان تصور می کردند که پیدایش حیات در حدود یک میلیارد سال پیش روی داده است . اما اندازه گیری سن زمین و کشف سنگواره هایی که ۵/۳ میلیارد سال سن داشتند نشان داد که حیات در واقع بسیار پیشتر از آن تشکیل شده است .ما اکنون می دانیم که مخلوطی از گازهای مورد استفاده در آزمایش میلر هنگام پیدایش حیات وجود نداشته است.

در آن زمان زمین فاقد لایه حفاظتی اوزون بوده است و پرتوهای ماورای بنفش بدون اوزون همه آمونیاک ها و متانهای موجود در اتمسفر را از بین می برند .از سوی دیگر در صورتی که گازهای آمونیاک و متان در آزمایش میلر وجود نداشته باشند امکان ساخت این اسیدهای آمینه وجود نخواهد داشت .بعد از مردود شناختن نظریه میلر دانشمندان مدلهای دیگری و از جمله مدل حبابBubble را پیشنهاد کردند. به علاوه با تحقیقاتی که اخیرا با تجهیزات بسیار پیشرفته تر انجام شده تخمین زده می شود که در روش میلرحداکثر امکان ساخت 35 تا 40 اسید امینه با این روش در مقادیر بسیار اندک میسر است و لذا این شیوه چندان مدل موثری برای توجیه منشا حیات به نظر نمی رسد.برخی از دانشمندان معتقد به این شیوه عقیده دارند اشکال ابتدایی حیات با همین بیست اسید آمینه تشکیل شده و اسیدآمینه های دیگر بعدها ایجاد شده اند.این مشکلات سبب کند شدن و حتی توقف این دسته از مطالعات شده است.( BBC: The Spark of Life. TV Documentary, BBC 4, 26 August 2009.)

Sidney W. Fox در یکی از مطالعات خود با ایجاد ترکیبی شبیه سوپ اولیه ، پس از تشکیل آمینو اسیدها اجازه داد تا آنها خشک شوند. او دید این اسیدهای آمینه پس از خشک شدن سبب تشکیل ملکولهای میکروسکوپیک نخ مانند و متقاطعی می شوند که آنها را پروتئینوئید( شبیه پروتئین ) نامید. او در مطالعه ای دیگر با بهره گیری از گذازه های آتشفشانی دید که این پروتئینوئید ها به یکدیگر چسبیده و سبب ایجاد اجسامی کروی شکل می شوند که آنها را میکروسفر نامید. این میکروسفرها سلول نبودند هر چند آنها با قرار گرفتن در کنار هم توده هایی را تشکیل می دهند که از نظر ظاهری خیلی شبیه سیانو باکترها بودند. آنها دارای هیچ اسید نوکلئیکی نبودند اما به صورت غیر جنسی نصف می شدند و همچنین می توانستند جدارهای دو لایه ای را تشکیل دهند که خیلی شبیه جدار سلولها بود.

تصویری از یک موجود زنده فرضی که در چند دهه اخیر دانشمندان دوست داشتند آن را در سوپ بنیادین ببینند ولی هرگز این اتفاق رخ نداد

پس از آزمایش میلر و لوری و نتایج اندکی که به دست آمد دانشمندان به این فکر افتادند که شاید شرایط ایجاد حیات در نخستین روزها، به شکلی که میلرو لوری گفته اند نبوده و لذا مدلهای دیگری مطرح شد. در اینجا به برخی از این فرضیات به صورت مختصر یا به صورت تیتر وار اشاره و از خوانندگان محترم دعوت می کنیم برای مطالعه بیشتر بر روی کلمات کلیدی هر فرضیه که به صورت هایپر لینک در آمده کلیک فرمایند:


- مدل حباب: بر اساس این مدل فرآیندهای کلیدی که مواد شیمیایی مورد نیاز برای حیات را به وجود آوردند درون حباب های سطح اقیانوس ها انجام شده است.

این مدل شامل پنج مرحله اصلی است، آمونیاک , متان و دیگر گازهای حاصل از انفجار های آتشفشانی زیر دریایی در حباب های زیر دریا محبوس می شدند. متان و آمونیاک های مورد نیاز برای تشکیل آمینو اسید ها درون حباب ها در مقابل صدمات حاصل از اشعه ماورای بنفش محفوظ می ماندند.

حباب ها به سطح اقیانوس ها می آمدند و و پس از ترکیدن ، ملکول های آلی ساده آزاد می کردند.ملکول های آلی ساده ضمن انتقال توسط باد و حرکت به سمت بالا در معرض اشعه ماورای بنفش نور خورشید و رعد و برق قرار می گرفته اند و در نتیجه نیروی لازم برای واکنش های بعدی برایشان فراهم می شد.باران بسیاری از این ملکول های آلی را که به تازگی تشکیل شده بودند به درون اقیانوس می برد و چرخه دیگری را شروع می کردند.

- Fox's experiments،تشکیل آمینو اسیدها و ساختارهای پپتیدی کوچک در شرایط خاص

- Deep sea vent hypothesis،بررسی امکان تشکیل حیات در عمق دریاها،

- RNA World theory: بر اساس این نظریه ، ملکولهای خود تکثیر شونده ریبونوکلئیک است یا همان RNA پیش سازها ملکولهای حیاتی بزرگتر و از جمله DNA ، RNA و پروتئینها بوده اند. در خصوص این نظریه بحثهای زیادی صورت گرفته و آتئیتستهایی مثل داوکینز بیش از هر چیز بر روی این نظریه تکیه می کنند. این نظریه نیز تمامی اشکالات نظریات قبلی را دارد. اگر واقعا چنین ملکولهایی در سوپ بنیادین یا هر محیط دیگر در شرایط نخستین حیات به وجود می آمد می توانستیم آن را مورد بررسی قرار دهیم ولی واقعا اینگونه نیست و امکان تولید چنین ملکولهایی تاکنون اثبات نشده است.

It was theorized that the first genetic material on Earth was RNA and not DNA. Thomas Cech and Sidney Altman found that RNA, which plays a huge role in protein synthesis, also has many enzyme-like catalytic functions. These RNA catalysts were called ribozymes

- Eigen's hypothesis،ایگن با مطرح کردن پدیده ای فرضی به نام هایپر سل Hypercell بیان کرد که احتمال دارد این موجودات فرضی بسیار ریز خود بخود تکثیر شونده نخستین اشکال حیات و حد واسطی بین محصولات سوپ بنیادین و موجودات اولیه باشند. Sol Spiegelman سعی کرد بر اساس همین تفکر ساده ترین شکل حیات را بیابد. موجودی که او یافت به نام Spiegelman's Monster فقط ژنومی مرکب از 218 باز داشت.این رشته RNA با بهره گیری از آنزیم RNA رپلیکاز موجود در محیط موفق به همانند سازی و تکثیر شد. وابستگی این موجود به آنزیمهای محیطی سبب می شود فکر کنیم موجودی که اشپیگل من یافته بود همان ویروئید ها یا شبه ویروسهای هستند که بعدا توضیح خواهیم داد. Manfred Eigen و همکاران فعالیت اشپیگل من را ادامه داده و موجودی را یافتند با 48 تا 45 باز که در شرایط بسیار خاص امکان تکثیر خود بخود داشت. (Oehlenschläger, Frank; Manfred Eigen (1997). "30 Years Later – a New Approach to Sol Spiegelman's and Leslie Orgel's in vitro EVOLUTIONARY STUDIES Dedicated to Leslie Orgel on the occasion of his 70th birthday". Origins of Life and Evolution of Biospheres 27 (5/6): 43) . این موجود نیز به احتمال قریب به یقین همان شبه ویروسها هستند که در آینده در باره آنها و اینکه آیا اینها می توانند نخستین نیاکان ما باشند توضیح خواهیم داد.

- Hoffmann's contributions،او شاگرد Eigen بود و تجربیات او نیز تقریبا ادامه همان آزمایشات بود

- Wächtershäuser's hypothesis،بهره گیری از واکنش اکسیداسیون و احیای redox)) فلزاتی مثل روی و سولفور به جای رعد و برق در مدل سوپ کیهانی، نو آوری این فرضیه بود. محصولی که در اینجا بدست آمد مقدار اندکی دی پپتید و مقدار کمتری تری پپتید بود که به گفته خود محقق خیلی زود هیدرولیز شد و از بین رفت(Huber, C.; Wächtershäuser, G. (1998). "Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni,Fe)S surfaces: implications for the origin of life". Science 281 (5377): 670–2

- Zn-World theory،در این فرضیه که به نحوی شبیه فرضی قبلی است باز هم بر روی نقش روی در ایجاد حیات نخستین تاکید شده است،

- Radioactive beach hypothesis،در این نظریه بر نقش موثر مواد رادیو اکتیوی همچون اورانیوم به عنوان منبع انرژی برای تولید مولکولهای آلی تاکید شده است،

- Ultraviolet and temperature-assisted replication model،در این مدل بر ساخت DNA و RNA تحت تاثیر اشعه ماورا بنفش به عنوان منبع انرژی و اثرات ترمودینامیک و آنتروپی مثبت ناشی از آن(بدون نیاز به آنزیمها) تاکید شده است.این فرضیه بیشتر به صورت یک فرضیه مطرح شد و در بررسی های ازمایشگاهی نتوانست نتایج چشمگیری را ایجاد کند.

- Models to explain homochirality،توضیح این مدل در حد این وبلاگ نیست ولی کلا در این مدل نیز کیفیت تولید محصولات آلی سنگین و ایجاد نخستین نمونه حیات به شکل عملی توضیح داده نشد و در تجارب آزمایشگاهی نیز نتیجه متفاوتی حاصل نشد.

- Self-organization and replication،فرضیه اصلی این مدل این بود که نخستین گامهای تشکیل حیات، ناشی از تجمع ملکولهایی بوده که به صورت ذاتی دارای خاصیت خود سازماندهی و خود تکثیری داشته اند. این فرضیه هنوز در حد فرضیه باقی مانده و هنوز در تجارب آزمایشگاهی نتوانسته اند این ملکولها را دقیقا شناسایی کنند.

- Autocatalysis،بر اساس این فرضیه جهان در نخستین روزهای حیات مرکب از شبکه از مواد شیمیایی خود سازنده یا اتوکاتالیست بوده است.

- Clay hypothesis،بر اساس این مدل ، ترکیبات آلی پیچیده در نخستین روزهای حیات در یک محیط محلول غیر ارگانیک مرکب از کریستالهای سیلیکات تشکیل شده است

- Gold's "deep-hot biosphere" model،بر اساس این مدل، نخستین جوانه های حیات در آغاز نه بر روی زمین بلکه چند کیلومتر در زیر زمین که بسیار داغ بوده به وجود آمده است

- Primitive" extraterrestrial life،این فرضیه ادعامی کند منشا حیات بر روی زمین از سیارات دیگر بوده است

- Extraterrestrial organic molecules،این فرضیه ادعا می کند ماکروملکولهای آلی از سیارات دیگر بر روی زمین منتقل شده اند

- Lipid world،این فرضیه ادعا می کند نخستین موجود زنده در روی زمین، شبیه ملکول چربی بوده است. نخستین غشاهایی که بر روی زمین ایجاد شده از جنس چربی نبوده بلکه از جنس ملکولهای دیگر مثل ملکولهای امفیفیلیک بوده است. رشد تدریجی این ملکولهای کروی نهایتا منجر به دو نیمه شدن آنها شده و بدین ترتیب پدیده تکثیر رخ می داده. این ملکولهای کروی شکل محیط خوبی برای ذخیره محتویاتی مثل زنجیره DNA و RNA بوده است. این فرضیه نیز به هیچ وجه نتوانسته توالی و مراحل تولید نخستین ماکروملکولها و ایجاد نخستین موجودات زنده را به خوبی و به طور کامل نشان داده و در آزمایشگاه موفقیتهای خوبی کسب کند.

- Polyphosphates، بر اساس این فرضیه عامل اتصال آمینو اسیدهای تشکیل شده در سوپ بنیادین به یکدیگر ، پلی فسفاتها بوده اند.

- PAH world hypothesis،این فرضیه متعاقب تشخیص برخی مواد شیمیایی چند حلقوی به نام polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) در سیارات کهکشانی مطرح شد. برخی دانشمندان این ملکولهای سنگین را به عنوان پیش سازی برای ملکولهای RNA مطرح ساخته اند.

- Multiple genesis: در این فرضیه به جای اینکه فقط یک شیوه یا یک روش برای ایجاد حیات مطرح شود به احتمال ترکیبی از مکانیسمها و مواد مختلف که به برخی از آنها در بالا اشاره شد به صورت متوالی و یا همراه با هم به عنوان منشایی برای حیات اشاره شده است.

جمع بندی: علی رغم تمامی تلاشهای صورت گرفته و میلیونها آزمایش در آزمایشگاههای مختلف تاکنون هیچ کس نتوانسته حتی یک پروتوسل( شکل کاملا اولیه سلول یا هر موجود زنده دیگری) را بسازد. به عبارت دیگر نظریه تکامل داروین یا فرگشت در نخستین پرده خود یعنی تبیین و تفسیر به وجود امدن نخستین ملکولهای آلی و نهایتا نخستین موجود زنده به شدت دچار خلا و نقصان و شکست است. دیگر پایاه های این تئوری همگی بر روی این پایه اصلی قرار دارند و طرفداران نظریه فرگشت باشد در درجه نخست و با اولویت نخست فکری به حال این شکست سنگین در توجیه عقاید خود بنمایند. برخی از این دانشمندان سعی کرده اند که چگونگی ایجاد نخستین ریبوزویم( یک جزء سلولی بسیار ریز که در ساختن پروتئینها نقش دارد) را به نحوی توضیح دهند(Ma W, Yu C, Zhang W, Hu J (November 2007). "Nucleotide synthetase ribozymes may have emerged first in the RNA world". RNA 13 (11): 2012–9). برخی ادعا کردند که پلی مریزه شدن نوکلئوتیدها و تشکیل تصادفی نخستین RNA امکان دارد سبب ایجاد ریبوزیم های خود تکثیر شونده شده باشد(RNA world hypothesis) .این تئوری و دیگر تئوریها هیچگاه در آزمایشگاه عملی نشده و تاکنون کسی نتوانسته یک ریبوزوم را حتی در اشکال اولیه خود در آزمایشگاه ایجاد کند. این شکست ها سبب شد تا دانشمندان به فکر این بیفتند که شاید اشکال نخستین حیات از جایی خارج از زمین (مثلا از یک سیاره فرضی که حیات در روی آن مثل زمین جریان دارد) به روی زمین منتقل و سپس حیات موجودات زنده زمینی از آن مواد اولیه شکل گرفته باشد. (Extraterrestrial origins). به عنوان مثال ناسا در سال 2009 اعلام کرد که بر روی ستاره دنباله دار Comet Wild-2 اسید آمینه الانین را یافته است ولی هنوز هیچ ملکول آلی سنگینی از جنس اسید نوکلئیک ، DNA و یا حتی RNA در ذرات آسمانی شناسایی نشده است. علی ایحال این تئوری نیز برای خود موافقان و مخالفانی دارد و البته موافقان نیز نتوانسته اند منبع اصلی حیات بر روی زمین را در کرات دیگر بیابند.

جهت اطلاع بیشتر از تئوریهای مختلف به مقاله abiogenesis در سایت ویکی پدیا مراجعه فرمائید.

نتیجه گیری و مقدمه ای برای مقاله بعد: در صفحات قبل تئوریهای مختلف منشا حیات به طور مختصر بررسی شد . یک نتیجه تمام این تئوریهای این است که هنوز هیچ مدل کاملی برای شرح و تبیین آغاز حیات به نحوی که مراحل تشکیل نخستین ملکولهای آلی و ماکروملکولهایی از جمله پروتئینها ، اسیدهای نوکلئیک، RNA و DNA وضع نشده و تمامی تلاش دانشمندان در آزمایشگاهها نهایتا به تولید چند اسید آمینه و یا حداکثر یک زنجیره آمینو اسیدی یا پپتید کوتاه ختم شده است. در همین دوران که دانشمندان برای بررسی این تئوریها، تلاش بیش از حدی را اعمال نمودند، عده ای از دانشمندان دیگر به این صرافت افتادند که در گام نخست به شناسایی و تبین مختصات نخستین موجودات زنده و به عبارت دیگر جد همه موجودات زنده پرداخته و سپس فاصله او را با محصولات بدست آمده در فرضیات بالا به نحوی توجیه نمایند. در مقاله بعد به بررسی نتایج حاصل از این مطالعات می پردازیم.



تاريخ : ۱۳٩۱/٥/٢٧ | ٥:٤٤ ‎ب.ظ | نویسنده : دکتر سید محمود میرافضلی سریزدی | نظرات ()