دسته بندی وبلاگ
ما چگونه به اينجا آمده ايم؟
.
زمین همکار حیات است.اما میلیاردها سال پیش سیاره ما تنها یک توپ سنگی مذاب بود.
آیا اولین حیات زمینی از ملقمه‌ای شیمیایی در یک تالاب اولیه به وجود آمده است؟ یا اینکه بذر حیات از فضای خارج به اینجا رسیده؟
شاید سرانجام امروز علم بتواند گره از این معمای دیرپا بگشاید که ما چگونه به اینجا آمده ایم؟
زندگی سرشار از معماست. اما اسرار آمیزترین معماها، خود زندگیست.
یونانی‌های باستان معتقد بودند که خدایان بشر رو از گِل آفریدند.
وایکینگ‌ها هم از دو عنصر مهم گفته اند: که یکی آتش هست و دیگری یخ. وقتی این دو با هم برخورد کرده اند، جرقه ایجاد شده و اولین موجود زنده به وجود آمده است.
دانشمندان هنوز هم در حال تلاش برای حل این معمای قدیمی هستند که چطور مواد شیمیایی ساده به مولکولهای زنده بدل شدند! یعنی همان مولکولهایی که نهایتاً به من و شما تبدیل شدند. ولی شاید جواب نهایی ما همین نزدیکی‌ها باشد و به قدری غیر منتظره که حتی تصورش را هم نکنیم.
من در کودکی عادت داشتم با یک ذره بین در اطراف بگردم و هر چیزی را آتش بزنم. آیا من خرابکار بودم؟ فکر نمی‌کنم. من فقط می‌خواستم ببینم که با اشعه خورشید چه می‌شد کرد؟ چیزی جادویی در آن جرقه می‌دیدم. آیا این همان چیزیست که میلیاردها سال پیش بر روی زمین رخ داده است؟ آیا جرقه ای مواد بی‌جان را به چیزی که قادر به رشد باشد تبدیل کرده است؟ چیزی که قادر به تولید مثل و تکامل باشد؟ چیزی که ما بتوانیم آن را "زنده" بنامیم؟
این پازلیست که علم در تلاش گذاشتن قطعات آن در کنار هم است. ما ایده بسیار خوبی درباره تکامل حیات داریم. اما هیچ اتفاق نظری درباره منشاء حیات نداریم. نمی‌دانیم که چطور مواد شیمیایی بی‌جان خودشان را به موجود زنده تبدیل کردند و این سوال بسیار مهمی است، چون هیچکس تا به حال یک بی‌جان را به جاندار تبدیل نکرده است.
نمی‌دانیم دقیقاً به چه چیزی احتیاج هست. این سوالیست که شاید هرگز پاسخی نداشته باشد، اما دانشمندانی که جرات بررسی لحظه خلقت را به خود داده اند، ما را به سفری فریبنده رهنمون می‌کنند. به مقصدی غیر منتظره.
برای حل معمای آفرینش، ما ناچاریم روند تکامل را برعکس بررسی کنیم و به زمان و مکانی برگردیم که اولین اجزاء حیات پدیدار شدند به منظومه خورشیدی‌مان...
در زمانی بیش از 4 میلیارد سال پیش که بسیار متفاوت از منظومه ایست که ما امروز می‌شناسیم.
خورشید، ستاره‌ای جوان بود و سردتر از آنچه که امروز است. زمین بسیار داغ تر از امروز و در حال تبدیل شدن از فرم یک گلوله از جنس سنگ مذاب، به یک فرم جامد بود. شهابسنگها و دنباله‌دارها در اطراف آن در گردش بودند.
اجرام آتشین زیادی در کار بود که اغلب ویران‌کننده بودند.
این دورانی از تاریخ زمین شناسیست موسوم به "هاديَن" یا دوران جهنمی.
دانشمند زمین شناس "استیون مویزس" از دانشگاه "کالورادو" در حال بازگشت به "هاديَن" در گذشته و تلاش در کشف شواهد حیات در آنجاست.
تصور اینکه شما با چه چیزی در زمین جهنمی و در چهار میلیارد سال پیش مواجه بشید، خیلی جالب هست.
ماه آسمان را پوشانده بوده. چون خیلی به زمین نزدیک تر بود. حتی خود آسمان هم شکل دیگری به نظر می رسیده است. بنابراین به جای اینکه یک رنگ آبی آسمانی زیبایی داشته باشه، حتماً سرخ بوده و البته همراه با پرتاب شهابسنگها و دنباله‌دارها، اقیانوس‌ها نیز در "هاديَن" متفاوت بودند. به رنگ آبی و شفاف نبودند، بلکه تیره و سبز رنگ بودند. پر از ترکیبات آهن.
اینجا برای ما سیاره ای خارجی به نظر می رسید که قادر به تولید حیات نبود، اما "استیون" معتقد است که حیات اولیه ای را در خود نهفته داشت. درست به همان شکلی که در سخت ترین شرایط محیط های زیست اورگانیزمهای میکروسکوپی راهی برای نجات خود می‌یابند.
ما وقتی امروز به سیاره خودمان نگاه می‌کنیم، می‌دانیم که در خشک‌ترین صحراها، در سردترین مکان‌ها، در عمیق‌ترین دریاها و در بلندترین قله ها هم حیات جاریست.
چرا نباید همین انتظار رو از زمین اولیه هم داشته باشیم؟
دیرین شناسان(پلیونتالاجیست‌ها)به دنبال شواهدی .از فرم باستانی حیات در صخره‌های یخ زده هستند. فسیل‌هایی از جانوارن و گیاهان دریایی وجود دارند که متعلق به نیم بیلیون سال پیش هستند. اما اولیه‌ترین حیات میکروسکوپی، که حتی پیش از آن وجود داشته بسیار دشوارتر قابل اکتشاف است و یافتن سنگی که متعلق به دوران "هاديَن" باشد، نزدیک به غیر ممکن است. تقریباً تمامی زمین اولیه، از بین رفته است و در زیر بستر مواد مذاب و اقیانوس‌ها دفن شده است. اما تعداد انگشت شماری از صخره‌های 4 بیلیون ساله هنوز باقی هستند.
استیون سعی می‌کند به نقطه ای دور افتاده در قلب "گرینلند" برود. علم سنتی می‌گوید که هیچ سندی از نیم بیلیون سال اول تاریخ زمین نمی تواند وجود داشته باشد، اما جستجوهای دقیق ما نشان داد که نه تنها شواهدی از این دوران وجود دارد، بلکه حتی شواهدی از یک دنیای قابل سکونت هم به دست آمده است. صخره هایی که "استیون " در "گرینلند" به دست آورد، از اقیانوسی هستند که در 3.8 بیلیون سال پیش شکل گرفته است.
نقطه‌های سیاه‌رنگی بر روی این سنگها پراکنده بود. این لکه‌ها ، توده‌هایی از کربن باستان بودند و موضوعی بسیار غیر عادی درباره آنها وجود داشت.
کربن در دو فرم شکل می‌گیرد:
کربن معمولی موسوم است به "کربن 12"
و نایاب ترین فرم کربن را "کربن 13" یا "کربن سنگین" می‌نامند.
ترکیب عادی کربن در زمین حاوی نسبت قابل توجهی از کربن 12 به کربن 13 است. اما این موضوع در این سنگها صادق نیست.
حیات کار جالبی انجام می دهد. نسبت به "کربن 13" تبعیض قائل می‌شود. به همین دلیل هم، مواد زیستی غنی از کربن 12 هستند. در کهن‌ترین سنگهای شناخته شده این کاملاً روشن هست.
رد پای یک ایزوتوپ کربن از موجود زنده اولیه وجود دارد.
استیون نمی‌تواند برآورد کند موجود اولیه ای که این ردّپا را به جا گذاشته، چه شکلی داشته است. اما این موجود زنده باید توانسته باشد در محیطی خشن دوام آورده باشد. در سیاره‌ای که دائماً با سنگهای آسمانی بمباران می شده است. دنیایی که اغلب زمین‌شناسان معتقدند طوفانی از آتش بارها بخش عظیمی از آن را ذوب کرده است. اقیانوس‌هایش را تبخیر کرده و تمامی سیاره را استریلیزه نموده است.
با این وجود "استیون مویزش" یقین دارد که جایی در این زمین جهنمی حیات جاری بوده است...
استیون یک طرح کامپیوتری را طراحی کرد تا نشان دهد که سیاره ما می‌توانسته میزبان حیات بوده باشد.
حتی در دوران تحمل بمباران سخت در "هاديَن" و در 4 بیلیون سال پیش هر کدام از این قسمت‌ها یک شهاب سنگ یا دنباله دار مجزاست که در آخرین دوران بمباران سنگین، با زمین برخورد کرده است.
ما متوجه شدیم که در این استخر مذاب موادی وجود داره به اندازه قاره افریقا و این نواحی آبی رنگ در اینجا که نشان دهنده دمای سرد هستند هم جاهایی هستند که آب مایع هنوز در اونها پایدار بوده است. حتی با وجود بمباران موجود در منظومه خورشیدی اولیه، زمین یک سیاره مسکونی محسوب می‌شده است.
میکروب‌ها در اعماق زمین یا در اعماق اقیانوس مثل همان آب‌هایی که در نقاط آتشفشانی اجتماع می‌کنند، بهترین شانس نجات را در این فشارهای شدید داشتند. این بمباران‌ها، کمک به اورگانیزم‌هایی بود که می‌توانستند پناهگاهی پیدا کنند تا با آن از بارش خرده ریز‌های فضایی جان به در ببرند.
تا وقتی که بالاخره این بمباران تمام بشود و همه دنیا را برای تولید مثل اونها راحت بگذارد و ما هم فکر می کنیم که این اتفاق در حدود 3.8 بیلیون سال پیش افتاده است. درست در همان زمانی که بمباران متوقف شده است.
کشف استیون می‌تواند راهی برای کشف زمان و مکان، منشاء حیات باشد، اما به ما چیزی درباره چگونگی آغاز حیات نمی‌گوید . برای این منظور، دانشمندان بایستی زمین اولیه را در آزمایشگاه‌هایشان بازسازی کنند و سعی در کشف آن لحظه‌ای داشته باشند که اولین جرقه جادویی زده شد.
کره زمین در 41/2 بیلیون سال پیش ... اگر قدم روی آن می‌گذاشتیم مواد مذاب گداخته، بلافاصله ما را ذوب می‌کرد. یک بار تنفس هوای آن ما را می‌کشت.
حیات چگونه در این جهنم جوشان مسموم تجلی یافت؟
در 1953 دو مفسر شیمیدان سعی در یافتن پاسخ این سوال کردند. "استنلی میلر" و "هرولد یوری" آزمایشی را به اجرا گذاشتند که در آن سیاره ما مدت کوتاهی پس از تولدش، بازسازی شده بود. نتیجه آن، کلنگ آغاز کار بود که اسباب آن در انستیتوی "سن دیگو" و به وسیله سرپرست دانشجویان دکتر "جفری بادا" بود.
در نگاه اول به نظر میاد که فقط چند تا ،حباب و لوله هست، اما این وسیله با دقت طراحی شده
تا در درجه اول یک مخزن داشته باشه که به جای اقیانوس عمل کند و این مخزن هم متصل به یک مخزن دیگری هست که به جای اتمسفر عمل می‌کند و در این اتمسفر الکترود هایی را داریم که می توانید شارژ الکتریکی را به این الکترودها تخلیه کنید تا رعد و برق اتمسفر ایجاد بشود.
محصول عمل هم از اتمسفر خارج می‌شود و به این تیوب وارد می‌شود و به مخزن آب بر می‌گردد.
شاید با اقتباس از "سوره آفرینش" انجیل ، "میلر" و "یوری" این آزمایش را درباره منشاء حیات .به مدت 7 روز ادامه دادند و در این زمان بود که مخزن اقیانوس، به آرامی به رنگ قهوه ای تیره در آمد. ماده ای که شبیه به لَجنی سمّی بود.
این یک آزمایش حساس هست
اگر دقت نکنید، می تواند خراب بشود و نتیجه آن هم بسیار سَمّی و حاوی مقدار زیادی از هیدروژن سیانور هست. هیچوقت نباید چنین چیزی را به آزمایش بگذارید. .ظرف یک ثانیه می تواند شما را بکشد. اما این مایع قهوه ای حاوی یک عنصر حیاتیست. در کنار این مواد سمی شیمیایی "اسیدهای آمینه" وجود دارند.
اسیدهای آمینه، اساسِ ساختار سلولهای پروتئین هستند و تمامی موجودات زنده نیز از پروتئین به وجود آمده اند. آنها مسئول ساخته شدن استخوان‌ها، موها و پوست هستند.
این یک کالبد شکافی بسیار اساسی بود. تا به امروز کسانی بوده اند که سعی کرده اند ترکیبات طبیعی یک اتمسفر اولیه را تولید کنند، اما همیشه شکست خورده اند. با این حال این تنها یک گام کوچک رو به حیات است.
در تمامی این نمونه‌هایی که از نتایج آزمایشات "میلر" و "یوری" به دست آمد.
"جفری بادا" هرگز نتوانست به ترکیب اسیدهای آمینه و تولید پروتئین دست یابد.
شما قرار هست که یک مولکول ساده بسازید، چیزی که ما بهش "مانومر" می‌گوییم.
حیات به شکلی که ما می‌شناسیم از پُلیمرها تشکیل شده است. یعنی ترکیبات مولکولی که از مانومرهای منفرد ساخته شده اند. این چالش هنوز هم درباره اینکه ما چطور مولکولهای ساده را به مولکولهای پیچیده تبدیل کنیم تا بتوانیم اجزای بیولوژیک داشته باشیم، وجود دارد.
این گام بزرگ در راه رسیدن به حیات شاید از طریق مخزن‌های آزمایشگاهی به مقصد نرسد.
"جِن بلَنک" در این باره مطمئن است. زیرا او معتقد است که چیز دیگری برای آغاز حیات در زمین نیاز است و آنهم از آسمان و با 20.000 مایل در ساعت می‌آید.
ما می‌دانیم که در ابتدای شکل‌گیری منظومه خورشیدی، شهابسنگها به سیارات برخورد می‌کردند و شاید این یک وسیله نقلیه برای انتقال جانداران اولیه به زمین بوده است.
دنباله دارها کوه‌هایی از یخ و غبارند که به دور خورشید در گردشند.
در 1999 ،"ناسا" فضاپیمایی را به نام "استار داست" به فضا فرستاد تا تکه ای از یک ستاره دنباله دار را شکار کند و با خود به زمین برگرداند. وقتی دانشمندان مواد آن را بررسی کردند، دریافتند که حاوی اسیدهای آمینه سلولهای بنیادی پروتئین ، بافت اولیه حیات است.
یکی از بزرگترین سوالاتی که با اون مواجه بودیم این بود که آیا یک ترکیب زنده که با یک دنباله دار از راه می‌رسد و به زمین برخورد می‌کند، قادر به زنده ماندن در شرایط سخت این انتقال هست یا نه؟
به همین دلیل هم ما این موضوع را در آزمایشگاه بررسی کردیم.
"جِن بلَنک" در "سِتی" یا "انستیتوی جستجوی موجودات هوشمند غریبه" کار می‌کند، اما آنقدر که به مولکولهای غریبه علاقمند است به "ای-تی" علاقه ای ندارد. او یک برنامه کامپیوتری را طراحی کرد تا ببیند در زمان انتقال چه اتفاقی برای این مولکول‌ها می‌افتد.
دنباله‌دارهایی که به زمین برخورد می‌کنند، چندان نوید بخش نیستند.
برخورد با زمین، آنها را تقریباً به طور کامل خاکستر می کند.
در این فیلم، رنگ آبی ، نشان دهنده دمای سرد هست و هر چه به طرف رنگ قرمز می رویم، دما داغ‌تر و داغ‌تر می‌شود. بنابراین ما انتظار یک محموله عادی را در سخت ترین شرایط داریم.
در اینجا می بینید که هیچ رنگ آبی وجود ندارد، یعنی همه مواد یا داغ شده اند یا تبخیر. اما وقتی یک دنباله دار برخورد مستقیمی با زمین نداشته باشد، خاکستر نمی‌شود، ذوب می‌شود و مقدار زیادی آب و اسید های آمینه را به سیاره اولیه ما منتقل می‌کند.
این بار، برخورد ما از یک زاویه 15 درجه نسبت به افق انجام می گیرد.
رنگ آبی رو ببینید که نشان دهنده آب هست. می‌بینید که مقدار زیادی آب رو از دست می دهد. اما هنوز هم چیزی در حدود 20% از آب باقیست که همان آب انتقالی ماست.
اما این شبیه‌سازی‌ها تنها حرارت یک دنباله دار را در برخورد با زمین ارزیابی می‌کند. برای بررسی اینکه چه بر سر اسیدهای آمینه می‌آید.
"جِن" نیازمند اقدام جدی تری خواهد بود.
اینجاست که دلتون می خواد یک اسلحه‌ای یا چیزی در اختیار داشتید.
.اینجا آزمایشگاه "کَلتِک" است که دارای قدرت شلیکی برابر با بیش از 16.000 مایل در ساعت است و این هم گلوله مورد استفاده "جن" است.
فرض کنید که این یک دنباله دار باشد. یک قوطی فلزی، با حجم مایعی از آب حاوی اسیدهای آمینه.
در این آزمایش ما می‌خواهیم نتیجه برخورد این جسم را با زمین امتحان کنیم.
این دستگاه در واقع یک سلاح دو مرحله ایست که در آخرین مرحله از باروت برای فشرده کردن هوا استفاده می کند. باروت آتش گرفته و هوای فشرده به این جسم ضربه می زند و اون رو به انتهای لوله تفنگ و با شتابی معادل 2000 تا 3000 مایل در ساعت می فرستد. این وسیله مثل برخورد زاویه ای یک شهاب سنگ با بستر صخره ای زمین عمل می‌کند. برای شبیه‌سازی این برخورد انفجاری بین سیاره ای "جنیفر" سرعت لوله تفنگ را روی بالاترین حد خود تنظیم می‌کند و دعا می‌کند که گلوله فلزی و محتویات آن از این آزمایش جان به در برند. حرارت این تصادم به هزارها درجه سانتی‌گراد می‌رسد. بنابراین شرایط بسیار حادی ایجاد خواد شد. سیصد ولت....آماده
بو رو حس می کنید؟
این باروته، این بوی باروته
کپسول به این مخزن بزرگتر فرستاده شده است که اسمش مخزن بازیافت هست. وزنش در حدود 2 تُن هست و به همین دلیل هم واقعاً تصادم را خفه می کند و حقیقتاً در پایان کار اگر همه چیز درست پیش برود باید همان شکل اولش رو حفظ کرده باشد.
اکنون "جن" گلوله کپسول را باز می‌کند تا محتوی له شده آن را بازیافت کند و در‌یابد که چه اتفاقی برای این مواد طبیعی شیمیایی افتاده است.
این یک مثال با دو اسید آمینه متفاوتیست که در آن بوده است.
"گلیسین" که ساده‌ترین اسید آمینه هست و "پرولین" که اسید آمینه دیگریست و این هم نتیجه کار که می توانید ببینید همون دو تا هستند. اینهم بررسی نهایی بعد از عمل هست
بالاترین حد فراوانی حاصل ترکیب شده از همون اسیدهای آمینه اولیه است.
ما در حقیقت خیلی هیجان زده شدیم. چون در عمل مولکولهای پیچیده تر و بزرگ تری رو به دست آوردیم. آزمایش "جنیفر" می‌گوید که دنباله‌دارها ممکن است در جهت گامی نزدیکتر به حیات به جان زمین افتاده باشند.
آنها کمک کرده اند تا اسیدهای آمینه به هم بپیوندند که شاید حتی موجب فرم گرفتن پروتئین‌های اولیه هم بوده باشد.
ما اندازه قدرت این برخورد را به دست می‌آوریم تا به لحاظ زیست‌شناسی مولکولهای بزرگتر و مناسبتری داشته باشیم و این می‌تواند یک منبع اصلی باشد از سنگ‌هایی که منشاء حیات شدند.
ما همواره فکر می‌کردیم که سیاره ما در 4 بیلیون سال پیش یک جهنم کامل بوده است که در آن هر جرقه ای از حیات، قطعاً محکوم به فنا بوده است. ولی امروز می‌دانیم که مواد شیمیایی حیات در درون شهابسنگها بر سیاره ما باریده و در این اصابت هم منهدم و ذوب نشده بلکه بهبود حاصل کرده است. اما عوامل دیگر حیات همچنان مجهولند که مهمترین آنها هم DNA است .
مولکولی که حامل هویت ژنتیکی ماست که شاید سرانجام کسی بتواند راهی به سوی منشاء آن بگشاید. حدود 4 بیلیون سال طول کشیده تا حیات به اورگانیزم‌ها و ترکیباتی مثل من و شما تکامل پیدا کند. ما در نوک یک شاخه بلند از درخت زندگی قرار گرفتیم. در عمیق‌ترین ریشه‌های این درخت میکروب‌ها قرار گرفته اند که اندامی تک سلولی دارند. اما بیولوژی هر میکروب درست مثل خودِ ماست. هر قدر هم به نظر متفاوت برسد، هویتش همچنان بسته به یک DNA هست .
هر اورگانیزم زنده ای که ما می شناسیم، متعلق به قسمتی از این درخت هست. اما اصلاً چه شد که درخت حیات رشد کرد؟ برای حل این معما، باید بذر اون رو پیدا کرد. دانشمندان چندان درباره این بذر اطلاعی ندارند. اما از یک چیز مطمئن هستند و آن اینکه همه اورگانیزمهای زنده زمین در یک مورد با هم مشترکند:
لایه ای سخت که آنها را از دنیای خارج جدا می‌کند. هر سلولی دارای یک "غشا" ست. اولین بذر حیات نیز، می‌بایست غشایی داشته باشد.
ما فکر می کنیم که نیاز به یک جور غشای اولیه داریم تا مولکولهای ژنتیکی را در درون خودش حفظ کند. نمی‌شود که همه چیز در اطراف پراکنده باشد. باید همه چیز مجزا باشد.
"جک ژاستک" از دانشکده پزشکی "هاروارد" در حال بررسی حل یکی از بزرگترین معماهای حیات است، یعنی چگونگی جداسازی حیات اولیه.
.تعریف "من" از "غیرِ من
غشای سلولهای مدرن، خیلی سخت هستند. پایدارند و حفاظ‌های محکمی دارند. به سلول اجازه می‌دهند که ورود و خروج هر چیزی را کنترل کند که این موضوع نیازمند تکنولوژی بسیار پیشرفته ایست که در تعریف سلول اولیه موجود نبوده. بنابراین غشاهای اولیه حتماً متفاوت بوده اند. این پوسته محافظ سلولی چه شکلی داشته است؟
"جک" الهام خود را از حباب‌های صابون که خیلی ظریف و تصویر کننده و یک فضای بسته هستند، گرفت.
حباب‌های صابون از مولکولهایی موسوم به "اسیدهای چرب" ساخته شده اند. ترکیبات اولیه‌‌ای که "جک" معتقد است در زمین اولیه و در چشمه‌های آبگرم تولید شده‌اند. انواع مناسبی از مواد معدنی می‌توانند "اسیدهای چرب" را از چیزهای ساده‌ای مثل "مونواکسید کربن"،"متان" یا "آب" تولید کنند. یک راه مناسبی که این اتفاق را ایجاد کند. سیستم چشمه آب گرم هست که بعد از تولید بتوانند با حباب ، به سطح بیایند.
"جک" دست به کار ایجاد یک چشمه شیمیایی در آزمایشگاه خود و در نهایت، تولید "اسیدهای چرب" شد. سپس او آنها را به یک مخلوط شیمیایی اولیه اضافه می‌کند. مخلوطی حاوی "آب"،"نمک" و "اسیدهای آمینه".
او شاهد این مراحل انتقال است.
فرم غشا، یکپارچه هست و یک جور حرکت موجی دارد. لبه‌های غشا حاوی انرژی زیادیست. بنابراین غشاها خودشون رو می‌بندند. یک ساختار کروی به دور خودشون ایجاد می‌کنند و به ساختار بسته‌ای مثل حباب‌های صابون تبدیل می‌شوند.
این نقطه‌های کوچک، در واقع حباب‌های خالی هستند که کمتر از یک هزارم اینچ از هم فاصله دارند. این شکلیست که ممکن است سلول اولیه در 4 بیلیون سال پیش داشته باشد. شاید "جک" بتواند بذر حیات را درست در زیر میکروسکوپ خود، دوباره‌سازی کند. اما تکامل حیات غیر ممکن است، مگر اینکه سلول بتواند یک مرحله سخت را پشت سر بگذارد.
سلولها باید قادر به رشد و تقسیم باشند. این همان راهیست که از آن بذرها به گل تبدیل می‌شوند یا یک کرم تبدیل به پروانه می‌شود و یک کودک تبدیل به فردی بالغ می‌گردد. حباب‌های صابون بزرگ شده و تقسیم می‌شوند، تنها با یک دمیدن ساده هوا. پس "جک" مستقیماً کیسه‌اش را تکان می‌دهد و به تماشای یک اتفاق غیر‌منتظره می‌نشیند. غشا خود به خود شروع به رشد می کند.
چیزی که ما در زیر میکروسکوپ می بینیم: رشد غشا به روشی عجیب هست. همه این کیسه خالی به یک لوله منعطف بلند تبدیل می‌شود. این غشاهای اسیدهای چرب در حال رسیدن به مهمترین عمل تکامل هستند. (تکرارِ خود=سِلف رپلیکیشن ) و به نظر می‌رسد که این کار را هم به شکل خودکار انجام می‌دهند. برای "جک"، این نشانه قطعی از نزدیک شدن به درک آغاز معجزه حیات است.
در یک چرخه از رشد و تقسیم این بسیار شبیه به تقسیم و رشد سلول اولیه هست. شاید "جک" به خوبی قادر به یافتن دستورالعمل ساختار سلول حیات اولیه شده باشد. اما برای زنده شدن واقعی این سلولها به یک ماده دیگر نیز احتیاج دارند: "ژن".
"ژِن‌ها" هویت‌های مولکولی هستند که از یک سلول به کپی آن سلول منتقل می‌شوند، تمامی حیات پیشرفته امروز انجام می‌دهد. این کار را با کمک رشته دوتایی DNA ، پیچیده‌ترین ترکیب شیمیایی شناخته شده ای که از دهها بیلیون اتم ساخته شده است. DNA کنترل‌کننده تمامی جزئیات هر موجود زنده ایست.
رنگ چشم‌های ما، فرم برگ‌های درختان حتی روش شنا کردن ساده ترین باکتری، هر بار هم که یک سلول تقسیم می شود، یک نسخه از DNA خود را به هر دو سلول نسل تازه منتقل می‌کند.
در دانشگاه "منچستر" انگلستان شیمیدانی به نام "جان سادرلند" در تلاش کشف چگونگی به وجود آمدن DNA است.
کلید کشف چگونگی وجود یافتن خودِ ما
برای من ، جالبترین نکته نحوه انتقالات بین شیمی و زیست شناسیت
همیشه فرض بر این بوده که شما نیازمند یک مولکول اطلاعاتی هستید، نمی‌توانید به حیات دسترسی داشته باشید، مگر اینکه وراثت را هم به حساب بیاورید. پس به چیزی احتیاج دارید که منتقل شود. اطلاعاتی که در یک مولکول ذخیره باشد.
یک مولکول به عنوان مجموعه DNA غیر ممکن است که خود بخود در یک حوضچه اولیه تولید شده باشد، اما نوع ساده تری از آن وجود دارد. یک مولکول اطلاعاتی منفرد موسوم به "اسید ریبونوکلئیک" یا RNA
دانشمندانی که در حال مطالعه منشاء حیاتند، باور دیرینه ای دارند مبنی بر احتمال اینکه DNA و RNA همان شکل اولیه انتقال‌دهنده ساده‌تری از کُد ژن حیات بوده است.
نام این عنصر رو اگر بخواهید بدونید. RNA هست. یک پیش ماده بسیار بسیار ساده شیمیایی که از شیمی طبیعی و شرایطی که در زمین اولیه موجود بوده استفاده می کرده
RNA یک رشته بزرگ مولکولیست متشکل از چهار سلول بنیادی اولیه. روش قرار گرفتن این سلولها در کنار هم یک کُد ژنتیکی را ایجاد می‌کند.
وقتی شما به یک RNA از دیدگاه یک شیمیدان نگاه می‌کنید، واقعاً حیرت زده می‌‌شوید که این چه مولکول شگفت انگیزیست. ملکول پیچیده ایست.
واقعاً ساختار زیبایی دارد و ناچارید از خودتون بپرسید که اصلاً چنین ساختاری از کجا آمده؟
شیمی چطور تونسته چنین چیزی رو تولید کنه؟
ساختار RNA به نظر ساده می‌رسد. اما این ظاهر می‌تواند فریبنده باشد. هر سلول آن در واقع از دو بخش تشکیل شده است. یک ملکول قند و یک پایه اتمی.
شیمیدانها فهمیدند که می توانند پایه های اتمی را ایجاد کنند. بعد از این هم فهمیدند که می‌توانند قند تولید کنند و فکر کردند که ما می‌توانیم اینها رو با هم پیوند بزنیم. اما برای سالهای سال تلاش کردند و مشکل این بود که از نظر شیمیایی شما قادر به پیوند زدن این دو با هم نیستید.
برای سالها تلاش دانشمندان به ثمر نرسید تا بتوانند RNA را با یک ملکول قند و اتم بنیادین گرد آورند و حرارت آنها را بالا ببرند.
اما "جان" متوجه شد که ترکیب اولیه بسیار باریک بوده است.
آشپزخانه زمین اولیه بیش از یک اجاق گاز داشته و دارای تنور و بخار پز...و فریزر هم بوده است. مثل این هست که یک حوضچه برای مدتی راکد مانده باشد و بعد دما شروع به بالا رفتن کرده و حوضچه رو به خشک شدن رفتهاست، ته مانده آنچه که از دریاچه به جا مانده.
برای مدتی حرارت دیده و بعد دوباره باران آمده و بعد از باران هم خورشید پدیدار شده. پس این یک مجموعه ای از اتفاقات بوده است، نه یک شرایط ساکن و پایدار.
"جان" و تیم او مشغول بازسازی مراحل عملیات باران زایی و خشک کردن و سرد کردن که در زمین اولیه در جریان بود، شدند و به شکلی باور نکردنی و برای اولین بار این شیمیدانها به چیزی دست یافتند که پیش از آن هیچکس به آن دست نیافته بود.
آنها دو تا از چهار سلول بنیادی RNA را خلق کردند و حالا ما می‌توانیم به دنبال راهی برای تولید دو تای دیگر باشیم و من فکر می‌کنم که به این مرحله هم خیلی نزدیکیم. می‌خواهیم اینها رو به هم وصل کنیم تا یک مولکول پُلیمر RNA داشته باشیم و در واقع همین اخیراً هم راه‌هایی پیدا کردیم که فکر می‌کنم با اونها بتونیم این کار رو انجام بدیم. شاید "جان" درباره ردّ پای اولین ژن هیجان داشته باشد، اما هیچ تضمینی وجود ندارد که هرگز بتواند پاسخ خود را در آزمایشگاه به دست بیاورد.
در حال حاضر ، چند دانشمند بی باک، راه دیگری را در مسیر منشاء حیات برگزیده اند. آنها فکر می‌کنند که اولیه‌ترین فرم‌های حیات ممکن است هنوز زنده بوده و درست در زیر پای ما قرار داشته باشند. همه موجودات زنده ای که ما امروز می‌شناسیم، حتی در فرم ساده‌ترین میکروب‌ها هم، زیست‌شناسی یکسانی دارند. همه ما از همان درخت حیاتیم، ولی می‌دانیم که بیولوژی خارق العاده ما نمی توانسته اولین فرم حیات بر روی زمین بوده باشد.
حیات، پیش از این حیاتی که ما می‌شناسیم چگونه بوده است؟
یافتن آن حیات، ممکن است به درک اینکه ما چگونه به اینجا رسیده ایم، کمک کند و پاسخ ما هم می‌تواند درست زیر دماغمان باشد.
آغاز حیات همه موجودات از یک دوره حیاتی منشاء گرفته است، اما هیچوقت برای من قطعی نشده که نشه بیش از یک فرم حیات رو در این سیاره و همزمان با هم داشت. من فکر می‌کنم کاملاً مثل این هست که این سیاره رو با یک موجودات زنده غریبه دیگری شریک باشیم.
منظورم از "غریبه" این نیست که لزوماً از فضا آمده باشند، بلکه منظور این هست که این فرم‌های حیات
از درخت زندگی دیگری غیر از من و شما آمده اند.
به طور خارق العاده ای معلوم شد که هیچکس هم تا به حال واقعاً به فکر جستجوی موجودات زنده ای که
ما نمی‌شناسیم نبوده است.
"پائول دیویس" یکی از کیهان‌شناسان برجسته دنیاست. او خود اولین کسیست که اعتراف می‌کند یک زیست شناس نیست. اما در عین حال از ورود به حوزه تحت اختیار آنها و پرسش از سوالاتی که کسی تا کنون مطرح نکرده هم هراسی ندارد. ما نمی‌دانیم که چطور یک ترکیب شیمیایی خودش را به یک موجود زنده تبدیل کرده است. ما حتی نمی دانیم که این یک سلسله مراتب از اتفاقات محسوب میشه؟ یا اصلاً هیچ سلسله مراتبی در کار نبوده است. حالا بیایید فرض کنیم که دارای سلسله مراتبی بوده. در اینصورت آیا این موضوع نباید بارها همینجا روی زمین اتفاق می‌افتاد؟
فرضیه "پائول" درباره رشد حیات غریبه در سیاره ما سایه "بیوسفیر" نام دارد. او طرحی هم برای پیدا کردن آن در سر دارد. ما می‌توانیم مکان‌هایی را در زمین جستجو کنیم که شرایط در آنها بسیار سخت و دشوار هست. مناطقی که ماورای امکان حیات به شکلی که ما می‌شناسیم باشند تا ببینیم که آیا هیچ نوع میکرو اورگانیزم سخت‌جان خارجی در آنجا وجود دارد یا نه.
یکی از همکاران "پائول"، به نام "فلیسا وولف- سایمن در جستجوی "سایه بیوسفیر" در لابلای گِل است. تعداد موجودات زنده ای که ممکن هست مثلاً در این مقدار گِل به دست بیاد، می‌تواند بیلیونها نوع میکروب مختلف باشد که به اندازه تفاوت من و شما با یک پشه با هم فرق داشته باشند. در حقیقت ، ما به پشه‌ها بیشتر نزدیکیم تا اینها به همدیگر.
حالا ببینید چقدر این میکروب‌ها با هم فرق دارند.
"فلیسا" در اداره زمین شناسی ایالات متحده در "مِنلو پارک" کلیفرنیا کار می‌کند، اما این برنامه زیست فضایی "نسا" است که هزینه مطالعات او بر روی گِل را می‌پردازد. یکی از کارهایی که من در وقت ورود به یک محیط جدید انجام میدم، بسته به اینکه کجای دنیا باشد، تهیه نمونه هایی در شیشه‌های آزمایشی "وینوگرَدسکی" است.
"شیشه "وینوگرَدسکی، مثل یک تاریخ دربسته کره زمین است. یک بستر زایش برای همه گونه میکروب غریبه، نمونه خودتون را بر می‌دارید و فقط شیشه رو از اون پر می‌کنید و اون رو در کنار پنجره می‌گذارید.
در طول زمان رنگهای زیبایی رو در این شیشه‌ها می‌بینید. تنوع رنگها انواع میکروب‌هایی را که در این شیشه ها وجود دارند، آشکار می کند. هر نوع به خصوص میکروب نیازمند مواد خاصی برای زنده ماندن است. برخی با نور خورشید زنده اند و برخی دیگر با کربن. موجودات غیر عادی تر هم با "سولفور"(گوگرد) زنده اند. اما یکی از نمونه هایی که "فلیسا" در سال 2009 به دست آورد، موجوداتی را پدیدار کرد که هیچکس حتی تصورش را هم نمی‌کرد. این نمونه از جایی به دست آمد که تقریباً برای همه اشکال حیات، سمی است.
"مونو لِیک"( تک دریاچه) در کلیفرنیا
نمیشه با بی دقتی درباره "مونو لیک" صحبت کرد.
در اینجا شما حس می کنید که در یک سیاره دیگری هستید.
این دریاچه حاوی ترکیبات بسیار جالبی هم هست.
توجه خاص من به حد بالای "آرسنیک" آن جلب شد که تقریباً به اندازه 40.000 برابر بود یعنی "آرسنیکی" که برای EPA استفاده می‌شود.
بنابراین برای من منطقاً اینطور به نظر می‌رسد که می‌تواند ساحل امنی برای بقایای "سایه هموسفیر" باشد.
"فلیسا" دست خالی از برداشت گِلهای "مونو لیک" بیرون نیامد. او در حقیقت میکروب‌هایی را یافت که قادر به زندگی در حد بالایی از سم آرسنیک بودند و یافته تازه او هم درباره این سم تنها مورد توجه همکاران دانشمند او نبود.
یک روز به خانه برگشتم و همه کتاب‌ها را روی پیشخوان گذاشتم.
شوهرم گفت: چرا اینهمه توجهت به سم "آرسنیک" جلب شده؟
من هم گفتم که: می‌خوام بدونم که چطور حل می‌شود یا کجا میشه پیداش کرد.
شوهرم یک کمی جا خورد و گفت: ولی تو که درباره "آرسنیک" مطالعه نمی کنی و من خنده ام گرفت. چون متوجه شدم که او یک کمی نگران شده است.
"آرسنیک" سم موثری برای اغلب اورگانیزمهای زیستیست. زیرا شباهت زیادی با "فسفر" دارد و سلولهای ما را فریب می‌دهد. یک ماده را جانشین ماده ای دیگر می‌کند. از آنجا که "فسفر" ستون فقرات DNA است، سم آرسنیک می‌تواند بیچاره کننده باشد. اما نه برای باکتری‌هایی که "فلیسا" یافته بود. هر آرسنیکی با هر درجه خلوصی که به آنها داده می شد. حتی درصدی بسیار بالاتر از حد بالای "مونو لیک" میکروب‌ها همچنان به رشد خود ادامه می‌دادند. اینها میکروب‌هایی هستند که از مواد سمی تغذیه می‌کنند و زیست‌شناسی آنها واقعاً حیرت انگیز هست، قادرند صدها و هزاران برابر از حد آرسنیکی که برای انسان قابل تحمل هست، رو تحمل کنند.
آیا این میکروب می‌تواند بخشی از همان "سایه بیوسفیر" باشد؟
یک حیات خارجی در خانه خودمان؟
آیا قوانین زیست شناسی آنها می تواند متفاوت از ما باشد؟
بنابراین ممکن هست که دارای DNA مشابهی هم باشند که تفاوت اندکی با ما دارند. شاید بخشی از اون فرق داشته باشد. مثلاً شاید از پروتئین‌های مشابهی استفاده کنند، اما اسیدهای آمینه مورد استفاده اونها با ما فرق داشته باشد.
اگر اتم‌های "آرسنیک" در این میکروب‌ها به نوعی جایگزین اتم‌های فسفر شده باشد،در اینصورت این موجودات در رده بندی درخت زندگی ما قرار نمی‌گیرند.
شاید به نظر متفاوت از موجودات زنده ای که ما می‌شناسیم نباشند، اما این موجودات می‌توانند یک نسل از ژنهای کاملاً متفاوتی باشند. حالا اگر ما چیزی پیدا کردیم که عملکردش فقط کمی فرق داشته باشد، مفهومش این خواهد بود که اینجا روی زمین فقط یک درخت زندگی وجود نداشته و ممکنه چندین درخت حیات داشته باشیم.
بشر، دوران مدیدی را به فکر کردن درباره تنهایی ما گذرانده است. این برای ما یک مثال از گونه ای دیگر از حیات خواهد بود.
فرم دیگری از حیات که مثل ما توانسته نجات پیدا کند. اگر ما این میکروب‌ها رو پیدا کنیم، دیگر کار تموم است. می‌توانیم بگوییم که حیات در روی زمین حداقل دوبار شکل گرفته است. دو حیات از دو گونه روی سیاره ای مثل زمین قطعاً به این معناست که جهان همدست حیات هست.
غیر قابل تصور خواهد بود که حیات دو بار روی سیاره ای مثل زمین، شکل گرفته باشد، اما اصلاً روی هیچ کره مشابه دیگری رخ نداده باشد.
اگر میکروب‌های "فلیسا"، بذر ژنهای دیگری در روی زمین باشند، در اینصورت ، حیات می‌تواند یک معیار کیهانی باشد. شاید ما در جهان تنها نباشیم. اما این موضوع ما را ، به یک احتمال فریبنده تر هم راهنمایی می‌کند. و آن اینکه: موجودات زمینی شاید اصلاً زمینی نباشند!
یافته‌های علمی در کشف منشاء حیات یک موضوع کاملاً غیر منتظره را آشکار کرد.
احتمالاً بیش از یک زنجیره خلقت وجود دارد. سیاره ما ممکن است نه فقط شامل یک درخت زندگی بلکه شامل درخت‌های حیات بیشتری بوده باشد که هر کدام از بذر جداگانه ای پرورش یافته اند.
این بذرها از کجا آمده اند؟ این پرسش، ما را وادار می کند تا دوباره بررسی کنیم ما که هستیم.
چون جوابش، می‌تواند خارج از این دنیا باشد.
دانشمند ستاره شناس ،"بن وایز" تکه‌هایی از دنیایی دیگر را در آزمایشگاه خود دارد.
سنگ‌هایی که از مریخ به زمین آمده اند و او معتقد است که مریخی‌های میکروسکوپیک ممکن است که با بعضی از این سنگها به اینجا آمده باشند.
حدود یک تُن سنگ مریخی هر سال به زمین می رسد و در طول تاریخ منظومه خورشیدی بیلیونها تُن ماده به اینجا منتقل شده است. بنابراین ، این احتمال هست که ما مریخی باشیم.
چهار بیلیون سال پیش وقتی که "زمین" مورد اصابت دنباله‌دارها و شهابسنگها واقع می‌شد. "مریخ" هم به همین وضعیت دچار بود. ترکش این تصادم‌ها از همه جای منظومه خورشیدی می‌رسید.
دانشمندان یکی از این سنگهای مریخی را که مربوط به دوران آتش‌بازی‌های بین سیاره ای می‌شود، یافته اند. نام آن "ALH84001" است .
ALH84001 یک سنگ مریخی است که در سطح مریخ فرم گرفته و از این سیاره جدا شده ،در فضا شناور بوده و در حدود 11.000 سال پیش به زمین رسیده است.
"این سنگ در "آنتارتیکا" و به وسیله دانشمندان امریکا در 1984 پیدا شد. این سنگ خیلی ویژه هست.
در دهه 1990 کشف ساختار کرمی شکل کوچک این سنگ آن را در سطح بین المللی معروف کرد. این مدعا که اینها، بقایای فسیلی از میکروب‌های مریخی هستند، امروز از اعتبار ساقط است.
اما تحقیقات "بِن" درباره این شهاب سنگ ممکن است همچنان راه اثباتی بر حیات مریخی داشته باشد، زیرا این سنگ ، مغناطیسی است.
اینجا شما نقطه های کوچکی را می‌بینید که در مریخ مغناطیسه شده است.
در حقیقت یک مغناطیسی 4 بیلیون ساله هست.
پس این باید به مفهوم آن باشه که یک میدان مغناطیسی یا یک میدان مغناطیسی جهانی در مریخ و در 4 بیلیون سال پیش وجود داشته است.
یک میدان مغناطیسی جهانی، مثل یک پیله عمل می‌کند. این میدان از همان روز اول محافظ اتمسفر زمین بوده است. بدون میدان مغناطیسی هیچ سیاره ای، نمی‌تواند هیچ سپر حفاظتی در برابر بادهای منظومه ای و طوفان‌های خورشیدی داشته باشد. در طول صدها میلیون سال چنین شرایطی می‌توانند اتمسفر سیاره را از بین ببرند.
مریخ امروز هیچ‌گونه میدان مغناطیسی ندارد و تقریباً بدون اتمسفر است. مغناطیس یافت شده در ALH84001 ثابت می‌کند که در 4 بیلیون سال پیش مارس واجد هر دوی آنها بوده است. ما فکر می کنیم که ALH84001 حاوی یک مقدار از گازهای اتمسفری مریخ باستانی است. ترکیبات این گازها با ترکیبات اتمسفر امروز مریخ یکی نیست، اما نشان دهنده این هست که که چه تصوری می‌شود درباره اتمسفر اولیه مریخ داشت. با اینکه امروز سرد و خشک هست و سطحش خیلی برای حیات مناسب نیست، ولی ما فکر می‌کنیم که در روزهای اولیه، آب و هوایی داشته که بسیار شبیه به زمین بوده است. احتمالاً در حد شگفت انگیزی گرم‌تر و مرطوب‌تر از این بوده و احتمالاً حتی حوضچه‌های آب مایع هم در سطح آن وجود داشته است.
اتمسفرش ضخیم تر بوده و ممکنه که مکان مناسبتری برای شکل گیری موجودات زنده بوده باشد. از آنجا که "مریخ" تنها نصف اندازه "زمین" است، باید از صورت یک گلوله مواد مذاب سریعتر از "زمین" به سردی گراییده باشد. به عبارتی دیگر، ممکن است که مریخ پیش از "زمین"، گهواره حیات بوده باشد.
بیشتر مطالعات اخیر "بن" نیز به ارتباط زیستی این دو سیاره مربوط است. او دریافت که شهاب سنگهای میکروسکوپیک در حقیقت می‌توانند از سفر داغ و ناهموار خود در یک سنگ آسمانی از "مریخ" به "زمین"، سالم مانده باشند. اینجا شما یک برش از شهاب سنگ را می‌بینید. در حقیقت در قشر خارجی آن در اینطرف در سمت چپ یک نقطه ذوب شده وجود دارد که این همان نقطه ای هست که در دمای بالا در زمان عبور از اتمسفر زمین داغ شده است. اما میشه گفت که بیشتر قسمت‌های این سنگ به سختی در عبور از اتمسفر زمین حتی گرم شده اند. در حالیکه "مریخ" به آرامی سرد می‌شد و توانایی حفظ حیات را از دست می‌داد. ممکن است که آخرین مریخی‌های زنده به سیاره گرم‌تر و مرطوب‌تر ما سفر کرده باشند. این اورگانیزم‌ها می‌توانسته‌اند با این موادی که بین "مریخ" و "زمین" مبادله می‌شده، به صورت بالقوه هر سیاره ای را بذر افشانی کرده باشند.
دلایل زیادی وجود داره که بشه قبول کرد یک موجود زنده اولیه ای در بیلیونها سال پیش در "مریخ" وجود داشته که احتمالاً بارها و بارها به زمین آمده.
اگر حق با "بن" باشد، بهترین مکان برای یافتن ردّ پای حیات را ممکن است بتوان در سطح سیاره ای که امروز مُرده محسوب می‌شود، یافت.
"فسیل حیات اولیه "مریخ از بیلیونها سال پیش، باید هنوز هم همانجا باشد. احتمالاً یکی از کاوشگران آتی ما به مریخ با آنها برخورد خواهد کرد و ما را قادر خواهد ساخت تا درباره نیاکان گمشده دورمان بیشتر بدانیم. اما این امکان نیز وجود دارد که اولین موجودات زنده "زمین" هنوز هم همینجا در "سایه بیوسفیر" در حال جنبش باشند.
من و شما، آخرین فصل داستان ناخوانده ای هستیم که از 4 بیلیون سال پیش باقی مانده است.
اینکه این قصه چطور آغاز شده باشد، هنوز هم ناشناخته است.
آیا شهاب سنگها با "مواد حیات بخشی" زمین را بذر افشانی کرده اند؟
آیا "مریخ" منشاء حیات اولیه ما پیش از پرتاب ما به سیاره جدید بوده است؟
یا اینکه ما دومین یا سومین شکل حیات بر روی "زمین" هستیم؟
غریبه هایی شاید در کنار ما حضور داشته باشند.
شاید هم ما همه "مریخی" باشیم.
در نهایت ، قصه های علمی تخیلی شاید ما را به یک حقیقت کیهانی رهنمون باشند و پاسخ هم، همان سوال ابدی باشد که:
"ما چطور به اینجا رسیدیم؟"
آیا اولین حیات زمینی از ملقمه‌ای شیمیایی در یک تالاب اولیه به وجود آمده است؟ یا اینکه بذر حیات از فضای خارج به اینجا رسیده؟
شاید سرانجام امروز علم بتواند گره از این معمای دیرپا بگشاید که ما چگونه به اینجا آمده ایم؟
زندگی سرشار از معماست. اما اسرار آمیزترین معماها، خود زندگیست.
یونانی‌های باستان معتقد بودند که خدایان بشر رو از گِل آفریدند.
وایکینگ‌ها هم از دو عنصر مهم گفته اند: که یکی آتش هست و دیگری یخ. وقتی این دو با هم برخورد کرده اند، جرقه ایجاد شده و اولین موجود زنده به وجود آمده است.
دانشمندان هنوز هم در حال تلاش برای حل این معمای قدیمی هستند که چطور مواد شیمیایی ساده به مولکولهای زنده بدل شدند! یعنی همان مولکولهایی که نهایتاً به من و شما تبدیل شدند. ولی شاید جواب نهایی ما همین نزدیکی‌ها باشد و به قدری غیر منتظره که حتی تصورش را هم نکنیم.
من در کودکی عادت داشتم با یک ذره بین در اطراف بگردم و هر چیزی را آتش بزنم. آیا من خرابکار بودم؟ فکر نمی‌کنم. من فقط می‌خواستم ببینم که با اشعه خورشید چه می‌شد کرد؟ چیزی جادویی در آن جرقه می‌دیدم. آیا این همان چیزیست که میلیاردها سال پیش بر روی زمین رخ داده است؟ آیا جرقه ای مواد بی‌جان را به چیزی که قادر به رشد باشد تبدیل کرده است؟ چیزی که قادر به تولید مثل و تکامل باشد؟ چیزی که ما بتوانیم آن را "زنده" بنامیم؟
این پازلیست که علم در تلاش گذاشتن قطعات آن در کنار هم است. ما ایده بسیار خوبی درباره تکامل حیات داریم. اما هیچ اتفاق نظری درباره منشاء حیات نداریم. نمی‌دانیم که چطور مواد شیمیایی بی‌جان خودشان را به موجود زنده تبدیل کردند و این سوال بسیار مهمی است، چون هیچکس تا به حال یک بی‌جان را به جاندار تبدیل نکرده است.
نمی‌دانیم دقیقاً به چه چیزی احتیاج هست. این سوالیست که شاید هرگز پاسخی نداشته باشد، اما دانشمندانی که جرات بررسی لحظه خلقت را به خود داده اند، ما را به سفری فریبنده رهنمون می‌کنند. به مقصدی غیر منتظره.
برای حل معمای آفرینش، ما ناچاریم روند تکامل را برعکس بررسی کنیم و به زمان و مکانی برگردیم که اولین اجزاء حیات پدیدار شدند به منظومه خورشیدی‌مان...
در زمانی بیش از 4 میلیارد سال پیش که بسیار متفاوت از منظومه ایست که ما امروز می‌شناسیم.
خورشید، ستاره‌ای جوان بود و سردتر از آنچه که امروز است. زمین بسیار داغ تر از امروز و در حال تبدیل شدن از فرم یک گلوله از جنس سنگ مذاب، به یک فرم جامد بود. شهابسنگها و دنباله‌دارها در اطراف آن در گردش بودند.
اجرام آتشین زیادی در کار بود که اغلب ویران‌کننده بودند.
این دورانی از تاریخ زمین شناسیست موسوم به "هاديَن" یا دوران جهنمی.
دانشمند زمین شناس "استیون مویزس" از دانشگاه "کالورادو" در حال بازگشت به "هاديَن" در گذشته و تلاش در کشف شواهد حیات در آنجاست.
تصور اینکه شما با چه چیزی در زمین جهنمی و در چهار میلیارد سال پیش مواجه بشید، خیلی جالب هست.
ماه آسمان را پوشانده بوده. چون خیلی به زمین نزدیک تر بود. حتی خود آسمان هم شکل دیگری به نظر می رسیده است. بنابراین به جای اینکه یک رنگ آبی آسمانی زیبایی داشته باشه، حتماً سرخ بوده و البته همراه با پرتاب شهابسنگها و دنباله‌دارها، اقیانوس‌ها نیز در "هاديَن" متفاوت بودند. به رنگ آبی و شفاف نبودند، بلکه تیره و سبز رنگ بودند. پر از ترکیبات آهن.
اینجا برای ما سیاره ای خارجی به نظر می رسید که قادر به تولید حیات نبود، اما "استیون" معتقد است که حیات اولیه ای را در خود نهفته داشت. درست به همان شکلی که در سخت ترین شرایط محیط های زیست اورگانیزمهای میکروسکوپی راهی برای نجات خود می‌یابند.
ما وقتی امروز به سیاره خودمان نگاه می‌کنیم، می‌دانیم که در خشک‌ترین صحراها، در سردترین مکان‌ها، در عمیق‌ترین دریاها و در بلندترین قله ها هم حیات جاریست.
چرا نباید همین انتظار رو از زمین اولیه هم داشته باشیم؟
دیرین شناسان(پلیونتالاجیست‌ها)به دنبال شواهدی .از فرم باستانی حیات در صخره‌های یخ زده هستند. فسیل‌هایی از جانوارن و گیاهان دریایی وجود دارند که متعلق به نیم بیلیون سال پیش هستند. اما اولیه‌ترین حیات میکروسکوپی، که حتی پیش از آن وجود داشته بسیار دشوارتر قابل اکتشاف است و یافتن سنگی که متعلق به دوران "هاديَن" باشد، نزدیک به غیر ممکن است. تقریباً تمامی زمین اولیه، از بین رفته است و در زیر بستر مواد مذاب و اقیانوس‌ها دفن شده است. اما تعداد انگشت شماری از صخره‌های 4 بیلیون ساله هنوز باقی هستند.
استیون سعی می‌کند به نقطه ای دور افتاده در قلب "گرینلند" برود. علم سنتی می‌گوید که هیچ سندی از نیم بیلیون سال اول تاریخ زمین نمی تواند وجود داشته باشد، اما جستجوهای دقیق ما نشان داد که نه تنها شواهدی از این دوران وجود دارد، بلکه حتی شواهدی از یک دنیای قابل سکونت هم به دست آمده است. صخره هایی که "استیون " در "گرینلند" به دست آورد، از اقیانوسی هستند که در 3.8 بیلیون سال پیش شکل گرفته است.
نقطه‌های سیاه‌رنگی بر روی این سنگها پراکنده بود. این لکه‌ها ، توده‌هایی از کربن باستان بودند و موضوعی بسیار غیر عادی درباره آنها وجود داشت.
کربن در دو فرم شکل می‌گیرد:
کربن معمولی موسوم است به "کربن 12"
و نایاب ترین فرم کربن را "کربن 13" یا "کربن سنگین" می‌نامند.
ترکیب عادی کربن در زمین حاوی نسبت قابل توجهی از کربن 12 به کربن 13 است. اما این موضوع در این سنگها صادق نیست.
حیات کار جالبی انجام می دهد. نسبت به "کربن 13" تبعیض قائل می‌شود. به همین دلیل هم، مواد زیستی غنی از کربن 12 هستند. در کهن‌ترین سنگهای شناخته شده این کاملاً روشن هست.
رد پای یک ایزوتوپ کربن از موجود زنده اولیه وجود دارد.
استیون نمی‌تواند برآورد کند موجود اولیه ای که این ردّپا را به جا گذاشته، چه شکلی داشته است. اما این موجود زنده باید توانسته باشد در محیطی خشن دوام آورده باشد. در سیاره‌ای که دائماً با سنگهای آسمانی بمباران می شده است. دنیایی که اغلب زمین‌شناسان معتقدند طوفانی از آتش بارها بخش عظیمی از آن را ذوب کرده است. اقیانوس‌هایش را تبخیر کرده و تمامی سیاره را استریلیزه نموده است.
با این وجود "استیون مویزش" یقین دارد که جایی در این زمین جهنمی حیات جاری بوده است...
استیون یک طرح کامپیوتری را طراحی کرد تا نشان دهد که سیاره ما می‌توانسته میزبان حیات بوده باشد.
حتی در دوران تحمل بمباران سخت در "هاديَن" و در 4 بیلیون سال پیش هر کدام از این قسمت‌ها یک شهاب سنگ یا دنباله دار مجزاست که در آخرین دوران بمباران سنگین، با زمین برخورد کرده است.
ما متوجه شدیم که در این استخر مذاب موادی وجود داره به اندازه قاره افریقا و این نواحی آبی رنگ در اینجا که نشان دهنده دمای سرد هستند هم جاهایی هستند که آب مایع هنوز در اونها پایدار بوده است. حتی با وجود بمباران موجود در منظومه خورشیدی اولیه، زمین یک سیاره مسکونی محسوب می‌شده است.
میکروب‌ها در اعماق زمین یا در اعماق اقیانوس مثل همان آب‌هایی که در نقاط آتشفشانی اجتماع می‌کنند، بهترین شانس نجات را در این فشارهای شدید داشتند. این بمباران‌ها، کمک به اورگانیزم‌هایی بود که می‌توانستند پناهگاهی پیدا کنند تا با آن از بارش خرده ریز‌های فضایی جان به در ببرند.
تا وقتی که بالاخره این بمباران تمام بشود و همه دنیا را برای تولید مثل اونها راحت بگذارد و ما هم فکر می کنیم که این اتفاق در حدود 3.8 بیلیون سال پیش افتاده است. درست در همان زمانی که بمباران متوقف شده است.
کشف استیون می‌تواند راهی برای کشف زمان و مکان، منشاء حیات باشد، اما به ما چیزی درباره چگونگی آغاز حیات نمی‌گوید . برای این منظور، دانشمندان بایستی زمین اولیه را در آزمایشگاه‌هایشان بازسازی کنند و سعی در کشف آن لحظه‌ای داشته باشند که اولین جرقه جادویی زده شد.
کره زمین در 41/2 بیلیون سال پیش ... اگر قدم روی آن می‌گذاشتیم مواد مذاب گداخته، بلافاصله ما را ذوب می‌کرد. یک بار تنفس هوای آن ما را می‌کشت.
حیات چگونه در این جهنم جوشان مسموم تجلی یافت؟
در 1953 دو مفسر شیمیدان سعی در یافتن پاسخ این سوال کردند. "استنلی میلر" و "هرولد یوری" آزمایشی را به اجرا گذاشتند که در آن سیاره ما مدت کوتاهی پس از تولدش، بازسازی شده بود. نتیجه آن، کلنگ آغاز کار بود که اسباب آن در انستیتوی "سن دیگو" و به وسیله سرپرست دانشجویان دکتر "جفری بادا" بود.
در نگاه اول به نظر میاد که فقط چند تا ،حباب و لوله هست، اما این وسیله با دقت طراحی شده
تا در درجه اول یک مخزن داشته باشه که به جای اقیانوس عمل کند و این مخزن هم متصل به یک مخزن دیگری هست که به جای اتمسفر عمل می‌کند و در این اتمسفر الکترود هایی را داریم که می توانید شارژ الکتریکی را به این الکترودها تخلیه کنید تا رعد و برق اتمسفر ایجاد بشود.
محصول عمل هم از اتمسفر خارج می‌شود و به این تیوب وارد می‌شود و به مخزن آب بر می‌گردد.
شاید با اقتباس از "سوره آفرینش" انجیل ، "میلر" و "یوری" این آزمایش را درباره منشاء حیات .به مدت 7 روز ادامه دادند و در این زمان بود که مخزن اقیانوس، به آرامی به رنگ قهوه ای تیره در آمد. ماده ای که شبیه به لَجنی سمّی بود.
این یک آزمایش حساس هست
اگر دقت نکنید، می تواند خراب بشود و نتیجه آن هم بسیار سَمّی و حاوی مقدار زیادی از هیدروژن سیانور هست. هیچوقت نباید چنین چیزی را به آزمایش بگذارید. .ظرف یک ثانیه می تواند شما را بکشد. اما این مایع قهوه ای حاوی یک عنصر حیاتیست. در کنار این مواد سمی شیمیایی "اسیدهای آمینه" وجود دارند.
اسیدهای آمینه، اساسِ ساختار سلولهای پروتئین هستند و تمامی موجودات زنده نیز از پروتئین به وجود آمده اند. آنها مسئول ساخته شدن استخوان‌ها، موها و پوست هستند.
این یک کالبد شکافی بسیار اساسی بود. تا به امروز کسانی بوده اند که سعی کرده اند ترکیبات طبیعی یک اتمسفر اولیه را تولید کنند، اما همیشه شکست خورده اند. با این حال این تنها یک گام کوچک رو به حیات است.
در تمامی این نمونه‌هایی که از نتایج آزمایشات "میلر" و "یوری" به دست آمد.
"جفری بادا" هرگز نتوانست به ترکیب اسیدهای آمینه و تولید پروتئین دست یابد.
شما قرار هست که یک مولکول ساده بسازید، چیزی که ما بهش "مانومر" می‌گوییم.
حیات به شکلی که ما می‌شناسیم از پُلیمرها تشکیل شده است. یعنی ترکیبات مولکولی که از مانومرهای منفرد ساخته شده اند. این چالش هنوز هم درباره اینکه ما چطور مولکولهای ساده را به مولکولهای پیچیده تبدیل کنیم تا بتوانیم اجزای بیولوژیک داشته باشیم، وجود دارد.
این گام بزرگ در راه رسیدن به حیات شاید از طریق مخزن‌های آزمایشگاهی به مقصد نرسد.
"جِن بلَنک" در این باره مطمئن است. زیرا او معتقد است که چیز دیگری برای آغاز حیات در زمین نیاز است و آنهم از آسمان و با 20.000 مایل در ساعت می‌آید.
ما می‌دانیم که در ابتدای شکل‌گیری منظومه خورشیدی، شهابسنگها به سیارات برخورد می‌کردند و شاید این یک وسیله نقلیه برای انتقال جانداران اولیه به زمین بوده است.
دنباله دارها کوه‌هایی از یخ و غبارند که به دور خورشید در گردشند.
در 1999 ،"ناسا" فضاپیمایی را به نام "استار داست" به فضا فرستاد تا تکه ای از یک ستاره دنباله دار را شکار کند و با خود به زمین برگرداند. وقتی دانشمندان مواد آن را بررسی کردند، دریافتند که حاوی اسیدهای آمینه سلولهای بنیادی پروتئین ، بافت اولیه حیات است.
یکی از بزرگترین سوالاتی که با اون مواجه بودیم این بود که آیا یک ترکیب زنده که با یک دنباله دار از راه می‌رسد و به زمین برخورد می‌کند، قادر به زنده ماندن در شرایط سخت این انتقال هست یا نه؟
به همین دلیل هم ما این موضوع را در آزمایشگاه بررسی کردیم.
"جِن بلَنک" در "سِتی" یا "انستیتوی جستجوی موجودات هوشمند غریبه" کار می‌کند، اما آنقدر که به مولکولهای غریبه علاقمند است به "ای-تی" علاقه ای ندارد. او یک برنامه کامپیوتری را طراحی کرد تا ببیند در زمان انتقال چه اتفاقی برای این مولکول‌ها می‌افتد.
دنباله‌دارهایی که به زمین برخورد می‌کنند، چندان نوید بخش نیستند.
برخورد با زمین، آنها را تقریباً به طور کامل خاکستر می کند.
در این فیلم، رنگ آبی ، نشان دهنده دمای سرد هست و هر چه به طرف رنگ قرمز می رویم، دما داغ‌تر و داغ‌تر می‌شود. بنابراین ما انتظار یک محموله عادی را در سخت ترین شرایط داریم.
در اینجا می بینید که هیچ رنگ آبی وجود ندارد، یعنی همه مواد یا داغ شده اند یا تبخیر. اما وقتی یک دنباله دار برخورد مستقیمی با زمین نداشته باشد، خاکستر نمی‌شود، ذوب می‌شود و مقدار زیادی آب و اسید های آمینه را به سیاره اولیه ما منتقل می‌کند.
این بار، برخورد ما از یک زاویه 15 درجه نسبت به افق انجام می گیرد.
رنگ آبی رو ببینید که نشان دهنده آب هست. می‌بینید که مقدار زیادی آب رو از دست می دهد. اما هنوز هم چیزی در حدود 20% از آب باقیست که همان آب انتقالی ماست.
اما این شبیه‌سازی‌ها تنها حرارت یک دنباله دار را در برخورد با زمین ارزیابی می‌کند. برای بررسی اینکه چه بر سر اسیدهای آمینه می‌آید.
"جِن" نیازمند اقدام جدی تری خواهد بود.
اینجاست که دلتون می خواد یک اسلحه‌ای یا چیزی در اختیار داشتید.
.اینجا آزمایشگاه "کَلتِک" است که دارای قدرت شلیکی برابر با بیش از 16.000 مایل در ساعت است و این هم گلوله مورد استفاده "جن" است.
فرض کنید که این یک دنباله دار باشد. یک قوطی فلزی، با حجم مایعی از آب حاوی اسیدهای آمینه.
در این آزمایش ما می‌خواهیم نتیجه برخورد این جسم را با زمین امتحان کنیم.
این دستگاه در واقع یک سلاح دو مرحله ایست که در آخرین مرحله از باروت برای فشرده کردن هوا استفاده می کند. باروت آتش گرفته و هوای فشرده به این جسم ضربه می زند و اون رو به انتهای لوله تفنگ و با شتابی معادل 2000 تا 3000 مایل در ساعت می فرستد. این وسیله مثل برخورد زاویه ای یک شهاب سنگ با بستر صخره ای زمین عمل می‌کند. برای شبیه‌سازی این برخورد انفجاری بین سیاره ای "جنیفر" سرعت لوله تفنگ را روی بالاترین حد خود تنظیم می‌کند و دعا می‌کند که گلوله فلزی و محتویات آن از این آزمایش جان به در برند. حرارت این تصادم به هزارها درجه سانتی‌گراد می‌رسد. بنابراین شرایط بسیار حادی ایجاد خواد شد. سیصد ولت....آماده
بو رو حس می کنید؟
این باروته، این بوی باروته
کپسول به این مخزن بزرگتر فرستاده شده است که اسمش مخزن بازیافت هست. وزنش در حدود 2 تُن هست و به همین دلیل هم واقعاً تصادم را خفه می کند و حقیقتاً در پایان کار اگر همه چیز درست پیش برود باید همان شکل اولش رو حفظ کرده باشد.
اکنون "جن" گلوله کپسول را باز می‌کند تا محتوی له شده آن را بازیافت کند و در‌یابد که چه اتفاقی برای این مواد طبیعی شیمیایی افتاده است.
این یک مثال با دو اسید آمینه متفاوتیست که در آن بوده است.
"گلیسین" که ساده‌ترین اسید آمینه هست و "پرولین" که اسید آمینه دیگریست و این هم نتیجه کار که می توانید ببینید همون دو تا هستند. اینهم بررسی نهایی بعد از عمل هست
بالاترین حد فراوانی حاصل ترکیب شده از همون اسیدهای آمینه اولیه است.
ما در حقیقت خیلی هیجان زده شدیم. چون در عمل مولکولهای پیچیده تر و بزرگ تری رو به دست آوردیم. آزمایش "جنیفر" می‌گوید که دنباله‌دارها ممکن است در جهت گامی نزدیکتر به حیات به جان زمین افتاده باشند.
آنها کمک کرده اند تا اسیدهای آمینه به هم بپیوندند که شاید حتی موجب فرم گرفتن پروتئین‌های اولیه هم بوده باشد.
ما اندازه قدرت این برخورد را به دست می‌آوریم تا به لحاظ زیست‌شناسی مولکولهای بزرگتر و مناسبتری داشته باشیم و این می‌تواند یک منبع اصلی باشد از سنگ‌هایی که منشاء حیات شدند.
ما همواره فکر می‌کردیم که سیاره ما در 4 بیلیون سال پیش یک جهنم کامل بوده است که در آن هر جرقه ای از حیات، قطعاً محکوم به فنا بوده است. ولی امروز می‌دانیم که مواد شیمیایی حیات در درون شهابسنگها بر سیاره ما باریده و در این اصابت هم منهدم و ذوب نشده بلکه بهبود حاصل کرده است. اما عوامل دیگر حیات همچنان مجهولند که مهمترین آنها هم DNA است .
مولکولی که حامل هویت ژنتیکی ماست که شاید سرانجام کسی بتواند راهی به سوی منشاء آن بگشاید. حدود 4 بیلیون سال طول کشیده تا حیات به اورگانیزم‌ها و ترکیباتی مثل من و شما تکامل پیدا کند. ما در نوک یک شاخه بلند از درخت زندگی قرار گرفتیم. در عمیق‌ترین ریشه‌های این درخت میکروب‌ها قرار گرفته اند که اندامی تک سلولی دارند. اما بیولوژی هر میکروب درست مثل خودِ ماست. هر قدر هم به نظر متفاوت برسد، هویتش همچنان بسته به یک DNA هست .
هر اورگانیزم زنده ای که ما می شناسیم، متعلق به قسمتی از این درخت هست. اما اصلاً چه شد که درخت حیات رشد کرد؟ برای حل این معما، باید بذر اون رو پیدا کرد. دانشمندان چندان درباره این بذر اطلاعی ندارند. اما از یک چیز مطمئن هستند و آن اینکه همه اورگانیزمهای زنده زمین در یک مورد با هم مشترکند:
لایه ای سخت که آنها را از دنیای خارج جدا می‌کند. هر سلولی دارای یک "غشا" ست. اولین بذر حیات نیز، می‌بایست غشایی داشته باشد.
ما فکر می کنیم که نیاز به یک جور غشای اولیه داریم تا مولکولهای ژنتیکی را در درون خودش حفظ کند. نمی‌شود که همه چیز در اطراف پراکنده باشد. باید همه چیز مجزا باشد.
"جک ژاستک" از دانشکده پزشکی "هاروارد" در حال بررسی حل یکی از بزرگترین معماهای حیات است، یعنی چگونگی جداسازی حیات اولیه.
.تعریف "من" از "غیرِ من
غشای سلولهای مدرن، خیلی سخت هستند. پایدارند و حفاظ‌های محکمی دارند. به سلول اجازه می‌دهند که ورود و خروج هر چیزی را کنترل کند که این موضوع نیازمند تکنولوژی بسیار پیشرفته ایست که در تعریف سلول اولیه موجود نبوده. بنابراین غشاهای اولیه حتماً متفاوت بوده اند. این پوسته محافظ سلولی چه شکلی داشته است؟
"جک" الهام خود را از حباب‌های صابون که خیلی ظریف و تصویر کننده و یک فضای بسته هستند، گرفت.
حباب‌های صابون از مولکولهایی موسوم به "اسیدهای چرب" ساخته شده اند. ترکیبات اولیه‌‌ای که "جک" معتقد است در زمین اولیه و در چشمه‌های آبگرم تولید شده‌اند. انواع مناسبی از مواد معدنی می‌توانند "اسیدهای چرب" را از چیزهای ساده‌ای مثل "مونواکسید کربن"،"متان" یا "آب" تولید کنند. یک راه مناسبی که این اتفاق را ایجاد کند. سیستم چشمه آب گرم هست که بعد از تولید بتوانند با حباب ، به سطح بیایند.
"جک" دست به کار ایجاد یک چشمه شیمیایی در آزمایشگاه خود و در نهایت، تولید "اسیدهای چرب" شد. سپس او آنها را به یک مخلوط شیمیایی اولیه اضافه می‌کند. مخلوطی حاوی "آب"،"نمک" و "اسیدهای آمینه".
او شاهد این مراحل انتقال است.
فرم غشا، یکپارچه هست و یک جور حرکت موجی دارد. لبه‌های غشا حاوی انرژی زیادیست. بنابراین غشاها خودشون رو می‌بندند. یک ساختار کروی به دور خودشون ایجاد می‌کنند و به ساختار بسته‌ای مثل حباب‌های صابون تبدیل می‌شوند.
این نقطه‌های کوچک، در واقع حباب‌های خالی هستند که کمتر از یک هزارم اینچ از هم فاصله دارند. این شکلیست که ممکن است سلول اولیه در 4 بیلیون سال پیش داشته باشد. شاید "جک" بتواند بذر حیات را درست در زیر میکروسکوپ خود، دوباره‌سازی کند. اما تکامل حیات غیر ممکن است، مگر اینکه سلول بتواند یک مرحله سخت را پشت سر بگذارد.
سلولها باید قادر به رشد و تقسیم باشند. این همان راهیست که از آن بذرها به گل تبدیل می‌شوند یا یک کرم تبدیل به پروانه می‌شود و یک کودک تبدیل به فردی بالغ می‌گردد. حباب‌های صابون بزرگ شده و تقسیم می‌شوند، تنها با یک دمیدن ساده هوا. پس "جک" مستقیماً کیسه‌اش را تکان می‌دهد و به تماشای یک اتفاق غیر‌منتظره می‌نشیند. غشا خود به خود شروع به رشد می کند.
چیزی که ما در زیر میکروسکوپ می بینیم: رشد غشا به روشی عجیب هست. همه این کیسه خالی به یک لوله منعطف بلند تبدیل می‌شود. این غشاهای اسیدهای چرب در حال رسیدن به مهمترین عمل تکامل هستند. (تکرارِ خود=سِلف رپلیکیشن ) و به نظر می‌رسد که این کار را هم به شکل خودکار انجام می‌دهند. برای "جک"، این نشانه قطعی از نزدیک شدن به درک آغاز معجزه حیات است.
در یک چرخه از رشد و تقسیم این بسیار شبیه به تقسیم و رشد سلول اولیه هست. شاید "جک" به خوبی قادر به یافتن دستورالعمل ساختار سلول حیات اولیه شده باشد. اما برای زنده شدن واقعی این سلولها به یک ماده دیگر نیز احتیاج دارند: "ژن".
"ژِن‌ها" هویت‌های مولکولی هستند که از یک سلول به کپی آن سلول منتقل می‌شوند، تمامی حیات پیشرفته امروز انجام می‌دهد. این کار را با کمک رشته دوتایی DNA ، پیچیده‌ترین ترکیب شیمیایی شناخته شده ای که از دهها بیلیون اتم ساخته شده است. DNA کنترل‌کننده تمامی جزئیات هر موجود زنده ایست.
رنگ چشم‌های ما، فرم برگ‌های درختان حتی روش شنا کردن ساده ترین باکتری، هر بار هم که یک سلول تقسیم می شود، یک نسخه از DNA خود را به هر دو سلول نسل تازه منتقل می‌کند.
در دانشگاه "منچستر" انگلستان شیمیدانی به نام "جان سادرلند" در تلاش کشف چگونگی به وجود آمدن DNA است.
کلید کشف چگونگی وجود یافتن خودِ ما
برای من ، جالبترین نکته نحوه انتقالات بین شیمی و زیست شناسیت
همیشه فرض بر این بوده که شما نیازمند یک مولکول اطلاعاتی هستید، نمی‌توانید به حیات دسترسی داشته باشید، مگر اینکه وراثت را هم به حساب بیاورید. پس به چیزی احتیاج دارید که منتقل شود. اطلاعاتی که در یک مولکول ذخیره باشد.
یک مولکول به عنوان مجموعه DNA غیر ممکن است که خود بخود در یک حوضچه اولیه تولید شده باشد، اما نوع ساده تری از آن وجود دارد. یک مولکول اطلاعاتی منفرد موسوم به "اسید ریبونوکلئیک" یا RNA
دانشمندانی که در حال مطالعه منشاء حیاتند، باور دیرینه ای دارند مبنی بر احتمال اینکه DNA و RNA همان شکل اولیه انتقال‌دهنده ساده‌تری از کُد ژن حیات بوده است.
نام این عنصر رو اگر بخواهید بدونید. RNA هست. یک پیش ماده بسیار بسیار ساده شیمیایی که از شیمی طبیعی و شرایطی که در زمین اولیه موجود بوده استفاده می کرده
RNA یک رشته بزرگ مولکولیست متشکل از چهار سلول بنیادی اولیه. روش قرار گرفتن این سلولها در کنار هم یک کُد ژنتیکی را ایجاد می‌کند.
وقتی شما به یک RNA از دیدگاه یک شیمیدان نگاه می‌کنید، واقعاً حیرت زده می‌‌شوید که این چه مولکول شگفت انگیزیست. ملکول پیچیده ایست.
واقعاً ساختار زیبایی دارد و ناچارید از خودتون بپرسید که اصلاً چنین ساختاری از کجا آمده؟
شیمی چطور تونسته چنین چیزی رو تولید کنه؟
ساختار RNA به نظر ساده می‌رسد. اما این ظاهر می‌تواند فریبنده باشد. هر سلول آن در واقع از دو بخش تشکیل شده است. یک ملکول قند و یک پایه اتمی.
شیمیدانها فهمیدند که می توانند پایه های اتمی را ایجاد کنند. بعد از این هم فهمیدند که می‌توانند قند تولید کنند و فکر کردند که ما می‌توانیم اینها رو با هم پیوند بزنیم. اما برای سالهای سال تلاش کردند و مشکل این بود که از نظر شیمیایی شما قادر به پیوند زدن این دو با هم نیستید.
برای سالها تلاش دانشمندان به ثمر نرسید تا بتوانند RNA را با یک ملکول قند و اتم بنیادین گرد آورند و حرارت آنها را بالا ببرند.
اما "جان" متوجه شد که ترکیب اولیه بسیار باریک بوده است.
آشپزخانه زمین اولیه بیش از یک اجاق گاز داشته و دارای تنور و بخار پز...و فریزر هم بوده است. مثل این هست که یک حوضچه برای مدتی راکد مانده باشد و بعد دما شروع به بالا رفتن کرده و حوضچه رو به خشک شدن رفتهاست، ته مانده آنچه که از دریاچه به جا مانده.
برای مدتی حرارت دیده و بعد دوباره باران آمده و بعد از باران هم خورشید پدیدار شده. پس این یک مجموعه ای از اتفاقات بوده است، نه یک شرایط ساکن و پایدار.
"جان" و تیم او مشغول بازسازی مراحل عملیات باران زایی و خشک کردن و سرد کردن که در زمین اولیه در جریان بود، شدند و به شکلی باور نکردنی و برای اولین بار این شیمیدانها به چیزی دست یافتند که پیش از آن هیچکس به آن دست نیافته بود.
آنها دو تا از چهار سلول بنیادی RNA را خلق کردند و حالا ما می‌توانیم به دنبال راهی برای تولید دو تای دیگر باشیم و من فکر می‌کنم که به این مرحله هم خیلی نزدیکیم. می‌خواهیم اینها رو به هم وصل کنیم تا یک مولکول پُلیمر RNA داشته باشیم و در واقع همین اخیراً هم راه‌هایی پیدا کردیم که فکر می‌کنم با اونها بتونیم این کار رو انجام بدیم. شاید "جان" درباره ردّ پای اولین ژن هیجان داشته باشد، اما هیچ تضمینی وجود ندارد که هرگز بتواند پاسخ خود را در آزمایشگاه به دست بیاورد.
در حال حاضر ، چند دانشمند بی باک، راه دیگری را در مسیر منشاء حیات برگزیده اند. آنها فکر می‌کنند که اولیه‌ترین فرم‌های حیات ممکن است هنوز زنده بوده و درست در زیر پای ما قرار داشته باشند. همه موجودات زنده ای که ما امروز می‌شناسیم، حتی در فرم ساده‌ترین میکروب‌ها هم، زیست‌شناسی یکسانی دارند. همه ما از همان درخت حیاتیم، ولی می‌دانیم که بیولوژی خارق العاده ما نمی توانسته اولین فرم حیات بر روی زمین بوده باشد.
حیات، پیش از این حیاتی که ما می‌شناسیم چگونه بوده است؟
یافتن آن حیات، ممکن است به درک اینکه ما چگونه به اینجا رسیده ایم، کمک کند و پاسخ ما هم می‌تواند درست زیر دماغمان باشد.
آغاز حیات همه موجودات از یک دوره حیاتی منشاء گرفته است، اما هیچوقت برای من قطعی نشده که نشه بیش از یک فرم حیات رو در این سیاره و همزمان با هم داشت. من فکر می‌کنم کاملاً مثل این هست که این سیاره رو با یک موجودات زنده غریبه دیگری شریک باشیم.
منظورم از "غریبه" این نیست که لزوماً از فضا آمده باشند، بلکه منظور این هست که این فرم‌های حیات
از درخت زندگی دیگری غیر از من و شما آمده اند.
به طور خارق العاده ای معلوم شد که هیچکس هم تا به حال واقعاً به فکر جستجوی موجودات زنده ای که
ما نمی‌شناسیم نبوده است.
"پائول دیویس" یکی از کیهان‌شناسان برجسته دنیاست. او خود اولین کسیست که اعتراف می‌کند یک زیست شناس نیست. اما در عین حال از ورود به حوزه تحت اختیار آنها و پرسش از سوالاتی که کسی تا کنون مطرح نکرده هم هراسی ندارد. ما نمی‌دانیم که چطور یک ترکیب شیمیایی خودش را به یک موجود زنده تبدیل کرده است. ما حتی نمی دانیم که این یک سلسله مراتب از اتفاقات محسوب میشه؟ یا اصلاً هیچ سلسله مراتبی در کار نبوده است. حالا بیایید فرض کنیم که دارای سلسله مراتبی بوده. در اینصورت آیا این موضوع نباید بارها همینجا روی زمین اتفاق می‌افتاد؟
فرضیه "پائول" درباره رشد حیات غریبه در سیاره ما سایه "بیوسفیر" نام دارد. او طرحی هم برای پیدا کردن آن در سر دارد. ما می‌توانیم مکان‌هایی را در زمین جستجو کنیم که شرایط در آنها بسیار سخت و دشوار هست. مناطقی که ماورای امکان حیات به شکلی که ما می‌شناسیم باشند تا ببینیم که آیا هیچ نوع میکرو اورگانیزم سخت‌جان خارجی در آنجا وجود دارد یا نه.
یکی از همکاران "پائول"، به نام "فلیسا وولف- سایمن در جستجوی "سایه بیوسفیر" در لابلای گِل است. تعداد موجودات زنده ای که ممکن هست مثلاً در این مقدار گِل به دست بیاد، می‌تواند بیلیونها نوع میکروب مختلف باشد که به اندازه تفاوت من و شما با یک پشه با هم فرق داشته باشند. در حقیقت ، ما به پشه‌ها بیشتر نزدیکیم تا اینها به همدیگر.
حالا ببینید چقدر این میکروب‌ها با هم فرق دارند.
"فلیسا" در اداره زمین شناسی ایالات متحده در "مِنلو پارک" کلیفرنیا کار می‌کند، اما این برنامه زیست فضایی "نسا" است که هزینه مطالعات او بر روی گِل را می‌پردازد. یکی از کارهایی که من در وقت ورود به یک محیط جدید انجام میدم، بسته به اینکه کجای دنیا باشد، تهیه نمونه هایی در شیشه‌های آزمایشی "وینوگرَدسکی" است.
"شیشه "وینوگرَدسکی، مثل یک تاریخ دربسته کره زمین است. یک بستر زایش برای همه گونه میکروب غریبه، نمونه خودتون را بر می‌دارید و فقط شیشه رو از اون پر می‌کنید و اون رو در کنار پنجره می‌گذارید.
در طول زمان رنگهای زیبایی رو در این شیشه‌ها می‌بینید. تنوع رنگها انواع میکروب‌هایی را که در این شیشه ها وجود دارند، آشکار می کند. هر نوع به خصوص میکروب نیازمند مواد خاصی برای زنده ماندن است. برخی با نور خورشید زنده اند و برخی دیگر با کربن. موجودات غیر عادی تر هم با "سولفور"(گوگرد) زنده اند. اما یکی از نمونه هایی که "فلیسا" در سال 2009 به دست آورد، موجوداتی را پدیدار کرد که هیچکس حتی تصورش را هم نمی‌کرد. این نمونه از جایی به دست آمد که تقریباً برای همه اشکال حیات، سمی است.
"مونو لِیک"( تک دریاچه) در کلیفرنیا
نمیشه با بی دقتی درباره "مونو لیک" صحبت کرد.
در اینجا شما حس می کنید که در یک سیاره دیگری هستید.
این دریاچه حاوی ترکیبات بسیار جالبی هم هست.
توجه خاص من به حد بالای "آرسنیک" آن جلب شد که تقریباً به اندازه 40.000 برابر بود یعنی "آرسنیکی" که برای EPA استفاده می‌شود.
بنابراین برای من منطقاً اینطور به نظر می‌رسد که می‌تواند ساحل امنی برای بقایای "سایه هموسفیر" باشد.
"فلیسا" دست خالی از برداشت گِلهای "مونو لیک" بیرون نیامد. او در حقیقت میکروب‌هایی را یافت که قادر به زندگی در حد بالایی از سم آرسنیک بودند و یافته تازه او هم درباره این سم تنها مورد توجه همکاران دانشمند او نبود.
یک روز به خانه برگشتم و همه کتاب‌ها را روی پیشخوان گذاشتم.
شوهرم گفت: چرا اینهمه توجهت به سم "آرسنیک" جلب شده؟
من هم گفتم که: می‌خوام بدونم که چطور حل می‌شود یا کجا میشه پیداش کرد.
شوهرم یک کمی جا خورد و گفت: ولی تو که درباره "آرسنیک" مطالعه نمی کنی و من خنده ام گرفت. چون متوجه شدم که او یک کمی نگران شده است.
"آرسنیک" سم موثری برای اغلب اورگانیزمهای زیستیست. زیرا شباهت زیادی با "فسفر" دارد و سلولهای ما را فریب می‌دهد. یک ماده را جانشین ماده ای دیگر می‌کند. از آنجا که "فسفر" ستون فقرات DNA است، سم آرسنیک می‌تواند بیچاره کننده باشد. اما نه برای باکتری‌هایی که "فلیسا" یافته بود. هر آرسنیکی با هر درجه خلوصی که به آنها داده می شد. حتی درصدی بسیار بالاتر از حد بالای "مونو لیک" میکروب‌ها همچنان به رشد خود ادامه می‌دادند. اینها میکروب‌هایی هستند که از مواد سمی تغذیه می‌کنند و زیست‌شناسی آنها واقعاً حیرت انگیز هست، قادرند صدها و هزاران برابر از حد آرسنیکی که برای انسان قابل تحمل هست، رو تحمل کنند.
آیا این میکروب می‌تواند بخشی از همان "سایه بیوسفیر" باشد؟
یک حیات خارجی در خانه خودمان؟
آیا قوانین زیست شناسی آنها می تواند متفاوت از ما باشد؟
بنابراین ممکن هست که دارای DNA مشابهی هم باشند که تفاوت اندکی با ما دارند. شاید بخشی از اون فرق داشته باشد. مثلاً شاید از پروتئین‌های مشابهی استفاده کنند، اما اسیدهای آمینه مورد استفاده اونها با ما فرق داشته باشد.
اگر اتم‌های "آرسنیک" در این میکروب‌ها به نوعی جایگزین اتم‌های فسفر شده باشد،در اینصورت این موجودات در رده بندی درخت زندگی ما قرار نمی‌گیرند.
شاید به نظر متفاوت از موجودات زنده ای که ما می‌شناسیم نباشند، اما این موجودات می‌توانند یک نسل از ژنهای کاملاً متفاوتی باشند. حالا اگر ما چیزی پیدا کردیم که عملکردش فقط کمی فرق داشته باشد، مفهومش این خواهد بود که اینجا روی زمین فقط یک درخت زندگی وجود نداشته و ممکنه چندین درخت حیات داشته باشیم.
بشر، دوران مدیدی را به فکر کردن درباره تنهایی ما گذرانده است. این برای ما یک مثال از گونه ای دیگر از حیات خواهد بود.
فرم دیگری از حیات که مثل ما توانسته نجات پیدا کند. اگر ما این میکروب‌ها رو پیدا کنیم، دیگر کار تموم است. می‌توانیم بگوییم که حیات در روی زمین حداقل دوبار شکل گرفته است. دو حیات از دو گونه روی سیاره ای مثل زمین قطعاً به این معناست که جهان همدست حیات هست.
غیر قابل تصور خواهد بود که حیات دو بار روی سیاره ای مثل زمین، شکل گرفته باشد، اما اصلاً روی هیچ کره مشابه دیگری رخ نداده باشد.
اگر میکروب‌های "فلیسا"، بذر ژنهای دیگری در روی زمین باشند، در اینصورت ، حیات می‌تواند یک معیار کیهانی باشد. شاید ما در جهان تنها نباشیم. اما این موضوع ما را ، به یک احتمال فریبنده تر هم راهنمایی می‌کند. و آن اینکه: موجودات زمینی شاید اصلاً زمینی نباشند!
یافته‌های علمی در کشف منشاء حیات یک موضوع کاملاً غیر منتظره را آشکار کرد.
احتمالاً بیش از یک زنجیره خلقت وجود دارد. سیاره ما ممکن است نه فقط شامل یک درخت زندگی بلکه شامل درخت‌های حیات بیشتری بوده باشد که هر کدام از بذر جداگانه ای پرورش یافته اند.
این بذرها از کجا آمده اند؟ این پرسش، ما را وادار می کند تا دوباره بررسی کنیم ما که هستیم.
چون جوابش، می‌تواند خارج از این دنیا باشد.
دانشمند ستاره شناس ،"بن وایز" تکه‌هایی از دنیایی دیگر را در آزمایشگاه خود دارد.
سنگ‌هایی که از مریخ به زمین آمده اند و او معتقد است که مریخی‌های میکروسکوپیک ممکن است که با بعضی از این سنگها به اینجا آمده باشند.
حدود یک تُن سنگ مریخی هر سال به زمین می رسد و در طول تاریخ منظومه خورشیدی بیلیونها تُن ماده به اینجا منتقل شده است. بنابراین ، این احتمال هست که ما مریخی باشیم.
چهار بیلیون سال پیش وقتی که "زمین" مورد اصابت دنباله‌دارها و شهابسنگها واقع می‌شد. "مریخ" هم به همین وضعیت دچار بود. ترکش این تصادم‌ها از همه جای منظومه خورشیدی می‌رسید.
دانشمندان یکی از این سنگهای مریخی را که مربوط به دوران آتش‌بازی‌های بین سیاره ای می‌شود، یافته اند. نام آن "ALH84001" است .
ALH84001 یک سنگ مریخی است که در سطح مریخ فرم گرفته و از این سیاره جدا شده ،در فضا شناور بوده و در حدود 11.000 سال پیش به زمین رسیده است.
"این سنگ در "آنتارتیکا" و به وسیله دانشمندان امریکا در 1984 پیدا شد. این سنگ خیلی ویژه هست.
در دهه 1990 کشف ساختار کرمی شکل کوچک این سنگ آن را در سطح بین المللی معروف کرد. این مدعا که اینها، بقایای فسیلی از میکروب‌های مریخی هستند، امروز از اعتبار ساقط است.
اما تحقیقات "بِن" درباره این شهاب سنگ ممکن است همچنان راه اثباتی بر حیات مریخی داشته باشد، زیرا این سنگ ، مغناطیسی است.
اینجا شما نقطه های کوچکی را می‌بینید که در مریخ مغناطیسه شده است.
در حقیقت یک مغناطیسی 4 بیلیون ساله هست.
پس این باید به مفهوم آن باشه که یک میدان مغناطیسی یا یک میدان مغناطیسی جهانی در مریخ و در 4 بیلیون سال پیش وجود داشته است.
یک میدان مغناطیسی جهانی، مثل یک پیله عمل می‌کند. این میدان از همان روز اول محافظ اتمسفر زمین بوده است. بدون میدان مغناطیسی هیچ سیاره ای، نمی‌تواند هیچ سپر حفاظتی در برابر بادهای منظومه ای و طوفان‌های خورشیدی داشته باشد. در طول صدها میلیون سال چنین شرایطی می‌توانند اتمسفر سیاره را از بین ببرند.
مریخ امروز هیچ‌گونه میدان مغناطیسی ندارد و تقریباً بدون اتمسفر است. مغناطیس یافت شده در ALH84001 ثابت می‌کند که در 4 بیلیون سال پیش مارس واجد هر دوی آنها بوده است. ما فکر می کنیم که ALH84001 حاوی یک مقدار از گازهای اتمسفری مریخ باستانی است. ترکیبات این گازها با ترکیبات اتمسفر امروز مریخ یکی نیست، اما نشان دهنده این هست که که چه تصوری می‌شود درباره اتمسفر اولیه مریخ داشت. با اینکه امروز سرد و خشک هست و سطحش خیلی برای حیات مناسب نیست، ولی ما فکر می‌کنیم که در روزهای اولیه، آب و هوایی داشته که بسیار شبیه به زمین بوده است. احتمالاً در حد شگفت انگیزی گرم‌تر و مرطوب‌تر از این بوده و احتمالاً حتی حوضچه‌های آب مایع هم در سطح آن وجود داشته است.
اتمسفرش ضخیم تر بوده و ممکنه که مکان مناسبتری برای شکل گیری موجودات زنده بوده باشد. از آنجا که "مریخ" تنها نصف اندازه "زمین" است، باید از صورت یک گلوله مواد مذاب سریعتر از "زمین" به سردی گراییده باشد. به عبارتی دیگر، ممکن است که مریخ پیش از "زمین"، گهواره حیات بوده باشد.
بیشتر مطالعات اخیر "بن" نیز به ارتباط زیستی این دو سیاره مربوط است. او دریافت که شهاب سنگهای میکروسکوپیک در حقیقت می‌توانند از سفر داغ و ناهموار خود در یک سنگ آسمانی از "مریخ" به "زمین"، سالم مانده باشند. اینجا شما یک برش از شهاب سنگ را می‌بینید. در حقیقت در قشر خارجی آن در اینطرف در سمت چپ یک نقطه ذوب شده وجود دارد که این همان نقطه ای هست که در دمای بالا در زمان عبور از اتمسفر زمین داغ شده است. اما میشه گفت که بیشتر قسمت‌های این سنگ به سختی در عبور از اتمسفر زمین حتی گرم شده اند. در حالیکه "مریخ" به آرامی سرد می‌شد و توانایی حفظ حیات را از دست می‌داد. ممکن است که آخرین مریخی‌های زنده به سیاره گرم‌تر و مرطوب‌تر ما سفر کرده باشند. این اورگانیزم‌ها می‌توانسته‌اند با این موادی که بین "مریخ" و "زمین" مبادله می‌شده، به صورت بالقوه هر سیاره ای را بذر افشانی کرده باشند.
دلایل زیادی وجود داره که بشه قبول کرد یک موجود زنده اولیه ای در بیلیونها سال پیش در "مریخ" وجود داشته که احتمالاً بارها و بارها به زمین آمده.
اگر حق با "بن" باشد، بهترین مکان برای یافتن ردّ پای حیات را ممکن است بتوان در سطح سیاره ای که امروز مُرده محسوب می‌شود، یافت.
"فسیل حیات اولیه "مریخ از بیلیونها سال پیش، باید هنوز هم همانجا باشد. احتمالاً یکی از کاوشگران آتی ما به مریخ با آنها برخورد خواهد کرد و ما را قادر خواهد ساخت تا درباره نیاکان گمشده دورمان بیشتر بدانیم. اما این امکان نیز وجود دارد که اولین موجودات زنده "زمین" هنوز هم همینجا در "سایه بیوسفیر" در حال جنبش باشند.
من و شما، آخرین فصل داستان ناخوانده ای هستیم که از 4 بیلیون سال پیش باقی مانده است.
اینکه این قصه چطور آغاز شده باشد، هنوز هم ناشناخته است.
آیا شهاب سنگها با "مواد حیات بخشی" زمین را بذر افشانی کرده اند؟
آیا "مریخ" منشاء حیات اولیه ما پیش از پرتاب ما به سیاره جدید بوده است؟
یا اینکه ما دومین یا سومین شکل حیات بر روی "زمین" هستیم؟
غریبه هایی شاید در کنار ما حضور داشته باشند.
شاید هم ما همه "مریخی" باشیم.
در نهایت ، قصه های علمی تخیلی شاید ما را به یک حقیقت کیهانی رهنمون باشند و پاسخ هم، همان سوال ابدی باشد که:
"ما چطور به اینجا رسیدیم؟"
