پاسخ دقیق به این سؤال که حیات بر روی زمین چگونه آغاز شد، هنوز هم تا حد زیادی یک رمز و راز علمی است. علی رغم آن چه ما در مورد وضعیت زمین در ۳ تا ۴ میلیارد سال پیش می‌دانیم و پیچیدگی عناصر سازنده زندگی – DNA ،RNA، اسیدهای آمینه، قندها – هیچ توضیح علمی و کاملاً منطقی در مورد منشأ خود به خودی زندگی یافت نشده است. اما در این مقاله سعی می کنیم به دنبال پاسخ برای این پرسش سخت باشیم؛ با ما همراه باشید.
به طور کلی نحوه آغاز حیات بر روی زمین به اندازه سایر حوزه های علمی کاربردهای بالقوه مفیدی ندارد. از این رو تحقیقات کمتری در این زمینه انجام شده است. با این حال، دانشمندان در حال حاضر از چند منظر مختلف به پاسخ نزدیک می شوند و این احتمال وجود دارد که در آینده اتفاق نظر گسترده ای ایجاد شود.
پیدایش اولین نشانه های حیات بر روی زمین
در مباحث مربوط به منشأ حیات، اولین قدم مهم روشن کردن معنای زندگی است. اولین اشکال زندگی روی زمین بسیار متفاوت تر از آن چه امروز “حیات” می نامیم، بوده است. بنابراین ممکن است وسوسه انگیز باشد اگر زندگی را به عنوان هر چیزی که مارپیچ دوگانه DNA را دارا می باشد و برای ما آشنا است، بشناسیم.
با این حال، دارایی اصلی و مورد نیاز برای اوایل آغاز حیات، توانایی تکثیر خودکار است. اولین سیستم های تکثیر خودکار می توانند از طریق DNA یا RNA برخی از عناصر اصلی سازنده، ساخته شود. ویژگی اصلی این سیستم ها باید توانایی جمع آوری مواد مورد نیاز از محیط محلی و تهیه کپی از خود یا به عبارت بهتر تولید مثل باشد.
تمام اساس شکل گیری حیات و زندگی در زمین شامل کربن به عنوان یک عنصر اساسی است. کربن ساده ترین عنصری است که می تواند مولکول های کاملاً پیچیده ای را تشکیل دهد که در اشکال حیاتی بسیار شایع هستند.
بنابراین احتمالاً کربن از ابتدا در شکل گیری و آغاز حیات بر روی زمین، درگیر بوده است. ترکیبات حاوی کربن به طور کلی به عنوان ترکیبات آلی دسته بندی می شوند. کشف مکانیسم های طبیعی که ترکیبات آلی پیچیده تولید می کنند، تمرکز اصلی در تحقیقات درباره ریشه های آغاز حیات بر روی زمین است.
زمین تقریباً ۴.۶ میلیارد سال قدمت دارد. همه شواهد موجود نشان می دهد که زمین در ۷۰۰ میلیون سال اول پیدایش خود، بیشتر به دلیل گرم بودن، مکانی بسیار نامناسب برای وجود هر گونه از نشانه های حیات بوده است.
با این وجود، دما بر روی زمین افت پیدا کرد به تدریج خنک تر و در حدود ۴ میلیارد سال پیش مهمان نوازتر شد. در کمتر از ۱۰۰ میلیون سال، اولین اشکال و نشانه های حیات تک سلولی ظاهر شد. اما سوال چالش برانگیز این است که این موجودات از کجا آمده اند و چه توانایی هایی داشتند؟
اگرچه ما از مسیری که منجر به پیدایش این فرم های اولیه باکتری شده است، اطلاعی نداریم اما به نظر می رسد که تا آن زمان DNA به عنوان مولکول حاوی اطلاعات ظاهر شده باشد. Carl R. Woese میکروبیولوژیست و فیزیکدان پیشنهاد می کند که انتقال قابل توجهی از ژن جانبی در میان اولین اشکال باکتری ها به نام باکتری باستانی وجود دارد.
انتقال ژن جانبی، که حرکت ژن ها از یک باکتری به باکتری دیگر است، امکان تبادل ماده ژنتیکی را فراهم می کند و بنابراین روند متنوع سازی عملکرد بیولوژیکی که با انتخاب طبیعی انجام می شود را تسریع می کند. چگونگی توسعه این موجودات اولیه در وهله اول موضوع عنوان زیر است.
آزمایش میلر-اوری
اعتبار فرضیه “حوضچه کوچک گرم” به داروین می رسد و اغلب او را به عنوان ارائه دهنده این فرضیه می شناسند. این فرضیه پیشنهاد می کند زندگی ممکن است از ترکیبات غیر آلی و انرژی شکل گرفته باشد. در این جا منظور از انرژی، نور خورشید است.
این نوع ایده ها اساس بسیاری از تحقیقات در مورد ریشه های آغاز حیات بر روی زمین است. از جمله معروف ترین آزمایش ها در این زمینه، آزمایش معروف میلر-اوری است.
در سال ۱۹۵۳ در دانشگاه شیکاگو، استنلی میلر و هارولد اوری با شبیه سازی شرایطی که تصور می کردند در بدو پیدایش زندگی در زمین ابتدایی وجود داشته است، با مشکل عدم دانایی درباره ریشه پیدایش حیات مقابله کردند. آن ها با استفاده از مخلوط آب و ترکیبات غیر آلی با الکتریسیته، ترکیبات آلی از جمله آمینو اسیدها که عناصر سازنده پروتئین هستند را تولید کردند.
کشف بعدی توسط جوآن اورو در دانشگاه هوستون و در سال ۱۹۶۱ منتشر شد. این کشف نشان داد که با گرم کردن ترکیب غیر آلی سیانید هیدروژن در آب آمونیاک می توان یک جز اساسی DNA – آدنین – و همچنین چندین اسید آمینه را تشکیل داد.
اگرچه این کار به آزمایشات به طور بالقوه برای رسیدن به پاسخ مفید بودند، اما آزمایش هایی از نوع میلر-اوری در ارائه پاسخ کامل به چگونگی پیدایش و آغاز حیات کوتاهی کرده اند. وجود ترکیبات آلی یک چیز است و تشکیل یک سیستم خود تکرار کاملاً چیز دیگری.
اخیراً این نتایج اولیه با روش های حساس تری مورد بازبینی قرار گرفت. محققان آمینو اسیدهای اضافی و سایر عناصر سازنده تشکیل شده در طول آزمایش های میلر-اوری را کشف کردند که در اصل آن ها وجود این عناصر را متوجه نشده بودند.
میلر به آزمایشات مختلف ادامه داد تا ریشه زندگی را پیدا کند و اگرچه این رمز و راز همچنان حل نشده بود، اعضای آزمایشگاه وی اسیدهای آمینه و سایر عناصر سازنده برای زندگی که می توانند از ترکیبات غیر آلی در محیط های بسیار سرد تشکیل شوند را کشف کردند.
زندگی چگونه به هم پیوست
توضیحات در مورد چگونگی تشکیل اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و قندها، نحوه مونتاژ آن ها به شکل DNA و RNA و سپس چگونگی تولید این عناصر سازنده زندگی برای تکثیر خود و به دست آوردن آنزیم ها برای تسهیل این روند، همه هنوز حدس و گمان هستند.
بسیاری از ایده های جالب در حال تحقیق هستند، از جمله نظریه دریچه دریای عمیق، تئوری ساحل رادیواکتیو و تئوری کریستال یا خاک رس.
نظر دیگر، که توسط فرانسیس کریک و دیگران ارائه شد، بیان می کند که تنها توضیح درباره زندگی و آغاز حیات بر روی زمین، به وجود آمدن آن از یک سیاره دیگر است. هنوز یک توضیح علمی قانع کننده درباره منشأ حیات بر روی زمین موجود نیست.
بررسی دو فرضیه معتبر
نظریه های تکاملی چگونگی پیدایش حیات بر روی زمین را در دو فرضیه بررسی می کنند: فرضیه ژن و فرضیه متابولیسم.
فرضیه ژن در حال حاضر به جای DNA بر روی RNA متمرکز است زیرا برخی از مولکول های RNA توانایی عملکرد آنزیم ها را نشان داده اند که حاکی از آن است که RNA می تواند اطلاعات را حمل کند و از خود کپی کند. از این دیدگاه، RNA مقدم بر سنتز DNA و پروتئین است.
از سوی دیگر، فرضیه متابولیسم برای اولین بار مولکول های مواد پری بیوتیک و چرخه های شیمیایی و شبکه های واکنش های شیمیایی که باعث ایجاد سیستم های متابولیکی بدوی می شود را توضیح می دهد.
این سیستم های متابولیکی قبل از RNA وجود داشته و محیط را برای تکثیر RNA بوجود آورده است. علی رغم کاوش در مسیرهای متعدد تحقیق، در حال حاضر هر دو نظریه فاقد شواهد قطعی هستند.
کلام آخر
دانشمندان همچنان بر روی چگونگی پیدایش حیات اختلاف نظر دارند و فرضیات ارائه شده هم پاسخ قطعی در اختیار ما نگذاشته است. اما صرف نظر از چگونگی آغاز حیات بر روی زمین، بر ما روشن است که در مکان و زمان خاصی، زندگی ظهور کرده است و اولین اشکال حیات موجودات تک سلولی بودند که شروع به تکثیر و تنوع کردند. اما این که این موجودات تک سلولی خود از کجا آمده اند؛ مسئله اساسی دیگری است که آن هم پاسخ قانع کننده برای ما ندارد.
همچنین باید خاطر نشان کنیم که عدم توافق علمی درباره منشأ پیدایش حیات، از قدرت نظریه تکامل داروین که تنها در پی تبیین تنوع اشکال زندگی پس از آغاز حیات است، نمی کاهد.
