تبادل
لینک هوشمند
پيدايش حيات، ظهور و تکامل انسان(4)
مرحله سوم پيدايش حيات
وقتي كه امر اتصال كربن‌ها به يك‌ديگر آغاز شد، هم‌چنان ادامه يافت و از ميان موادي آلي ساخته شده، بعضي مواد با يك‌ديگر و با مواد غيرآلي تركيب شدند و ملكول‌هاي پيچيده‌تر به وجود آوردند.
از ميان مواد آلي كه با يك‌ديگر تركيب شدند، يكي قندها بودند. نتيجه‌ي تركيب شدن آن‌ها پيدايش يك سلسله مولكول‌هاي بزرگ‌تر شد كه رشته‌هاي دراز كربن را شامل بودند. بعضي از پلي‌ساكاريدها كه بدين طريق ساخته شدند بسيار فراوان هستند. مثلا" نشاسته، سلولز، گليكوژن، از پلي‌ساكاريدهايي هستند كه هر يك از 12 ملكول قند يا بيش‌تر از آن تركيب يافته است. ظهور پلي‌ساكاريدها در آغاز امر براي پيدايش ماده زنده اهميت اساسي داشت زيرا چنان‌كه خواهيم ديد، پلي‌ساكاريدها از مواد ساختماني بسيار خوب و از منابع عالي انرژي براي واكنش‌هاي شيميايي هستند و در حال حاضر نيز به همين منظورها به كار مي‌روند.
در سلسله واكنش‌هاي ديگر، گليسرين، با اسيد چرب تركيب شد و چربي‌ها را به وجود آورد. اين مواد نيز از مواد عالي انرژي‌زا هستند و از نظر سازندگي بهتر از پلي‌ساكاريدها هستند.
از مهم‌ترين تركيبات جديد، پروتئين‌ها بودند. پروتئين‌ها از اسيدهاي‌امينه‌اي كه به صورت پيچيده‌اي به يك‌ديگر اتصال دارند، ساخته شده‌اند. ملكول‌هاي بي‌شماري از اسيدهاي‌امينه (يكصد هزار ملكول يا بيش‌تر) ممكن است براي ساختن پروتئيني گرد هم‌آيند. الگوي هندسي چنين ماده‌اي ممكن است بي‌نهايت متغير باشد. حاصل آن‌كه نه تنها پروتئين‌ها بزرگ‌ترين ملكول‌ها را به وجود آوردند بل‌كه شامل متنوع‌ترين ملكول‌ها نيز بودند. پروتئين‌ها به سبب تنوع و پيچيدگي فراواني كه دارند از مناسب‌ترين ماده‌ي ساختماني ماده‌ي زنده نيز هستند.
فراواني پروتئين‌ها از نظر ديگر، واجد اهميت فراوان بود، زيرا بعضي از پروتئين‌ها توانستند واكنش‌هاي شيميايي ميان مولكول‌هاي ديگر را تسريع كنند. شيميدان‌ها براي تسريع واكنش‌هاي شيميايي، روش‌هاي بسيار مي‌شناسند. مثلا" گرما يكي از عوامل تسريع‌كننده است. ولي بعضي از واكنش‌ها بدون تاثير گرما و تنها با افزودن موادي به نام كاتاليزگر يا کاتاليزور تسريع مي‌شوند. بسياري از پروتئين‌ها مانند كاتاليزگر عمل مي‌كنند. پروتئين‌هاي كاتاليزگر را آنزيم (دياستاز) مي‌نامند. بنابراين با پيدايش پروتئين‌ها، سرعت واكنش‌ها در اقيانوس‌هاي اوليه زياد شد و از همان آغاز تا كنون «حيات تابع واكنش‌هايي شد كه توسط آنزيم‌ها تسريع مي‌گردند.»
گروه ديگر ملكول‌هاي پيچيده، كه در تنوع و درجه‌ي پيچيدگي دست كمي از پروتئين‌ها نداشتند، ملكول‌هايي بودند كه از پيريميدين‌ها و پورين‌ها ساخته شده بودند. اين دو ماده با دو نوع ماده ديگر تركيب شدند: يكي از دو ماده‌ي اخير يك قند 5 كربني، و ماده‌ي ديگر فسفات بود. (فسفات از مواد كاني است كه در آن ايام و نيز در حال حاضر همواره در اقيانوس‌ها موجود بوده و هست). حاصل آن‌كه دو نوع ماده‌ي مركب بسيار پيچيده به وجود آمد:
يكي «پورين- قند- فسفات» و ديگري «پيريميدين- قند- فسفات»، هردوي، اين مواد را نوكلئوتيد مي‌گويند. صدها و هزارها ملكول نوكلئوتيد با هم تركيب شدند و ملكول‌هاي بي‌نهايت پيچيده‌ي اسيدهاي‌نوكلئيك را ساختند.
واكنش‌هاي شيميايي سومين مرحله پيدايش حيات را مي‌توان چنين خلاصه كرد:
قند + قند پلي‌ساكاريد
اسيد چرب + گليسرين چربي
اسيدامينه + اسيدامينه پروتئين
(پورين، پيريميدين) + قند و فسفات نوكلئوتيد
نوكلئوتيد + نوكلئوتيد اسيدهاي نوكلئيك
مرحله چهارم پيدايش حيات
فرايندهاي تدريجي توليد تركيبات گوناگون شيميايي هم‌چنان ادامه يافت و ملكول‌هايي از پلي‌ساكاريدها، چربي‌ها، پروتئين‌ها و اسيدهاي نوكلئيك به طرق گوناگون با هم تركيب شدند. از ميان ملكول‌هاي بسيار پيچيده‌اي كه از اين واكنش‌ها حاصل شد، نوكلئوپروتئين‌ها بودند كه تركيباتي هستند از اسيدهاي نوكلئيك و پروتئين‌ها، نوكلئوپروتئين‌ها بزرگ‌ترين و پيچيده‌ترين ملكول‌هاي شناخته شده هستند.
توليد مثل
شواهد موجود نشان مي‌دهد كه نوكلئوپروتئين‌ها، طي تاريخ تكامل خود، صاحب خواص بسيار مهمي شدند. مهم‌ترين اين خواص عبارت از اين بود كه بعضي از ملكول‌هاي نوكلئوپروتئين مي‌توانستند همانند خود را بسازند. به عبارت ديگر قدرت توليد مثل داشتند.
اين‌كه ملكول بتواند همانند خود را بسازد، امري خيالي و غيرعملي مي‌نمايد و حال آن‌كه وقتي فرايند همانندسازي را با دقت مطالعه كنيم، مسئله‌اي كاملا" عملي به نظر مي‌رسد و تجسس‌هاي كنوني انسان‌ها پرده را از روي اين راز برداشته‌اند.
براي ساختن همانند چيزي، ابتدا بايد اجزاي ساختماني آن چيز آماده شود، سپس آن اجزا را به صورتي با هم جور كنند كه نظير الگوي نخستين گردد. بنابراين اگر بايد ملكولي نوكلئوپروتئين ساخته شود، ابتدا وجود ملكول‌هاي قند و اسيدامينه و فسفات و پورين و پريميدين لازم مي‌آيد. اين اجزاي سازنده‌ي نوكلئوپروتئين در اقيانوس‌اوليه به وفور موجود بودند. بخشي از اين مواد، نخستين ملكول‌هاي نوكلئوپروتئين را به وجود آوردند و بقيه براي ساختن همانندهاي نخستين ملكول‌ها به كار رفتند. بنابراين توليد ملكول نوكلئوپروتئين عبارت مي‌شود از مرتب شدن اجزاي موجود به صورت ملكول بزرگي كه همانند ملكول اصلي است.
نوكلئوپروتئين‌ها ملكول‌هايي بزرگ و دراز و رشته ماننداند كه يكي از خواص آن‌ها اين است كه هر بخش سازنده‌ي مولكول، ميل تركيبي با بخش آزاد نظير خود، كه در محيط موجود است، دارد. حاصل آن‌كه اگر همه‌ي اجزاي ساختماني يك ملكول نوكلئوپروتئين در حول آن موجود باشد، هر جزيي به جزء همانند خود در طول ملكول متصل مي‌شود و مجموع اجزاي متصل شده به ترتيبي قرار مي‌گيرند كه آن ترتيب در ملكول قبلي بوده است. بنابراين ساخته شدن يك ملكول جديد هنگامي پايان مي‌پذيرد كه اجزاي گرد‌آمده به صورتي «صحيح» به هم متصل شوند.
ميليون‌ها سال طول كشيد تا در نتيجه‌ي تركيب قند و فسفات و پيريميدين و پورين، نوكلئوتيد به وجود آمد و سپس بر اثر تركيب نوكلئوتيدها اسيدهاي نوكلئيك ساخته شدند. و در نتيجه تركيب اسيدهاي‌امينه، پروتئين‌ها پيدا شدند و سرانجام بر اثر تركيب پروتئين‌ها و اسيدهاي نوكلئيك، نوكلئوپروتئين‌ها ظاهر گشتند. هنگامي كه نخستين ملكول‌هاي نوكلئوپروتئين ساخته شدند، به عنوان الگو در توليد ملكول‌هاي ديگر، ولي سريع‌تر، به كار رفتند. هر ملكول نوكلئوپروتئين كه در آغاز با كندي بسيار پيدايش مي‌يافت، براي به وجود آمدن مولكول‌هاي نو در حكم «دستور تهيه» بود. به كمك اين دستور تهيه قندها و اسيدهاي امينه و پورين‌ها و پيريميدين‌ها و اسيدهاي فسفريك و غيره به وضعي مناسب به يك‌ديگر متصل شدند و يك‌جا و به طور مستقيم ملكول‌هاي نو ساختند.
از آن پس معني درست توليد مثل چنين شد: «گرد آمدن سريع مواد ساده‌ي خام، برطبق الگويي از مدل قبلي، براي به وجود آوردن همانند آن» در امر توليد مثل موجودات زنده، خود الگوي قبلي، كار جمع‌آوري و مرتب ساختن اجزاي ساختماني همانند خود را به عهده دارد. الگوي حاصل نيز به نوبه خود الگويي براي ساخته شدن مدل نو مي‌شود. با اين روش بود كه جانشينان نوكلئوپروتئين‌هاي اوليه، يكي پس از ديگري، از آغاز پيدايش تا كنون، به وضعي مداوم به دنبال هم ساخته شدند.
تا آن‌جا كه اطلاع داريم نوكلئوپروتئين‌ها نخستين و تنها ملكول‌هايي بودند كه مي‌توانستند همانند خود را بسازند و اكنون نيز چنين هستند. اين خاصيت مهم نوكلئوپروتئين‌ها بستگي كامل به سازمان داخلي و پيچيدگي اتمي مولكول‌هاي آن‌ها دارد. هر وقت كه تعداد و انواع معيني از اتم‌ها به صورت درستي گردهم آيند، خاصيت توليد خواهند يافت. اين فرايند هيچ‌گاه نبايد اسرار آميز و عجيب‌تر از خواص تركيبي ساير اتم‌ها به نظر آيد زيرا مثلا" اتم‌هايي هستند كه با هم تركيب مي‌شوند و اسيدي به وجود مي‌آورند و اين اسيد مي‌تواند فولاد را سوراخ كند. حاصل آن‌كه توليد مثل خاصيتي چون خواص ديگر موادي است كه از اتم‌ها تركيب يافته‌اند و حيات جز بسط چنين خاصيتي چيز ديگري نيست.
تغذيه
يكي از نيازمندي‌هاي توليد مثل فراهم بودن مواد اوليه ساختماني نوكلئوپروتئين‌ها بوده و در حال حاضر نيز هست. بنابراين مواد بي‌شمار آلي و كاني موجود در اقيانوس‌اوليه در حكم مواد خوراكي محسوب مي‌شدند. پس به وجود آمدن نخستين ملكول نوكلئوپروتئين نه تنها موجب فرايند توليد مثل بوده بل‌كه فرايند تغذيه را هم به ميان كشيده است. مواد آلي خوراكي يا غذاها، چون قندها و اسيدهاي‌امينه و پورين‌ها و پيريميدين‌ها و غيره، هم‌راه مواد خوراكي كافي چون فسفات‌ها و آب بودند كه فرايند توليد مثل را امري ممكن ساخته‌اند.
به تدريج در نتيجه‌ي توليدمثل، مواد خوراكي بيش‌تري، به صورت نوكلئوپروتئين در مي‌آمدند، و اين ملكول‌ها همانند خود را مي‌ساختند و تعداد آن‌ها روزافزون مي‌شد. شك نيست كه سرعت تبديل مواد خوراكي به نوكلئوپروتئين از همان آغاز، بيش از سرعت ساخته شدن ملكول‌هاي نو مواد خوراكي براساس تركيب شدن متان و آمونياك و آب بوده است.
عامل ديگري نيز وجود داشت كه سبب كاهش مواد خوراكي آزاد و مورد نياز ساخته شدن مولكول‌هاي نو نوكلئوپروتئين‌ها مي‌شد. به درستي نمي‌دانيم كه چگونه و چه وقت اين عامل دست‌اندر كار شد ولي اوضاع فيزيكي روي زمين سرانجام به نحوي تغيير يافت كه اندوخته تازه قند و اسيدامينه و ساير غذاها فراهم نمي‌گشت. شايد تخليه‌ي الكتريكي اتمسفر به درجه‌اي كم شده بود كه متان و آب و آمونياك به مقدار قابل ساخته نمي‌شدند، شايد به سبب روي دادن تغييرات ديگري در اتمسفر زمين، انرژي اشعه‌ي خورشيد با شدت و مقادير قبلي به سطح زمين نمي‌رسيد. تعدادي از اين قبيل تغييرات فيزيكي، كافي بود كه ساخته شدن مواد غذايي را متوقف سازد و حال آن‌كه غذاي موجود در اقيانوس‌ها به وسيله‌ي نوكلئوپروتئين‌هاي روزافزون در شرف اتمام بود. آشكار است كه با پيدايش نوكلئوپروتئين‌هاي توليدمثل‌كننده، دير يا زود، همه‌ي ذخاير ملكول‌هاي آزاد اقيانوس از ميان مي‌رفت و به صورتي در مي‌آمد كه در حال حاضر هست. مسئله كاهش روزافزون اندوخته‌ي غذايي سبب پيش آمدن وضع جديدي شد و آن مسئله تنازع بقا بود. از آن‌جا كه تنها ملكول‌هاي نوكلئوپروتئين مي‌توانستند، ملكول‌هاي آزاد غذايي را از اقيانوس بگيرند، پس در به دست آوردن غذا شروع كردند به تنازع. در چنين اوضاعي، خاصيت ديگري در نوكلئوپروتئين‌ها به ظهور پيوست كه اهميت‌ش كم‌تر از توليد مثل نبود و از اين گذشته روز به روز مهم‌تر شد.
تكامل
مولكول نوكلئوپروتئين سازماني پايدار دارد. يعني برخلاف ساير انواع مولكول‌ها، به آساني تحت اثر عوامل فيزيكي و شيميايي از هم پاشيده نمي‌شود. ولي در عين ثباتي كه دارد تحت تاثير شرايط درونی و محيطی دست‌خوش بعضي از تغييرات می‌شود. وقتي كه چنين تغييري به ملكولي دست داد، ملكول تغيير يافته، ثبات خود را در وضع جديد هم‌چنان حفظ مي‌كند و آن را عينا" به ملكول‌هاي بعدي انتقال مي‌دهد. اين‌گونه تغييرات ارثي را جهش يا موتاسيون (Mutation) مي‌نامند. جهش‌ها ممكن است تغييراتي جزيي يا نسبتا" بزرگ در نوكلئوپروتئين‌ها به وجود آورند.
بنابراين اگر جهش‌هايي در نوكلئوپروتئيني نو به وجود آيد (بدون شك اين‌گونه جهش‌ها صورت گرفته‌اند)، آن ملكول منفرد خواهد توانست تعداد زيادي مولكول‌هاي همانند خود توليد كند كه سازمان داخلي آن‌ها با سازمان ديگر نوكلئوپروتين‌ها تفاوت دارد. بعضي از اين جهش‌ها ممكن است برحسب شرايط مساعد حال ملكول باشد. مثلا" جهشي كه نوكلئوپروتئين را قادر سازد از ملكول‌هاي غذايي كه قبلا" نمي‌توانسته است مورد استفاده قرار دهد، استفاده كند، يا جهشي كه نوكلئوپروتئين‌هايي را قادر سازد كه بتوانند گردهم آيند و توده‌ي ملكولي به وجود آورند. از آن‌جا كه تعداد ملكول‌هاي فعال در هر توده‌ي ملكولي بسيار است و احتمالا" هر ملكولي مي‌تواند بيش از ايامي كه منفردا" مي‌زيسته، غذا به دست آورد، ممكن است نخستين پديده‌ي همكاري ميان مولكول‌ها بدين روش آغاز شده باشد.
احتمال دارد كه در نتيجه وقوع اين‌گونه شرايط‌هاي مساعد، گروه مخصوصي از نوكلئوپروتئين‌ها به وجود آمده باشند كه بهتر از اقسام ديگر در تنازع بقا، به دست آوردن غذا، توفيق يافته باشند. در اين صورت گروه نو قاعدتا" سريع‌تر توليد مثل كرده و اخلاف بيش‌تري توليد مي‌كنند و حال آن‌كه اقسام قبلي، كه حتا از به دست آوردن غذايي كه روز به روز كم مي‌شد، عاجز بودند، قدرت توليد مثل نداشتند. حاصل اين جريان به تكامل (Evolution) نوكلئوپروتئين‌ها انجاميد.
اختصاصات نوكلئوپروتئين بدون تغيير به جانشينان مي‌رسد تا وقتي كه جهشي حاصل شود. جهش به نوبه خود به اخلاف تغيير يافته، انتقال مي‌يابد.
حاصل آن‌كه :
1- گروه‌هاي جديد نوكلئوپروتئين ظاهر شدند.
2- تنازع بقا مؤثري ميان انواع آن‌ها به وقوع پيوست و گروه‌هايي توانستند بهتر از ديگران توليدمثل كنند.
3- انتقال خواص مفيد، از طريق وراثت، سبب بقاي عده‌ي زيادي از نوكلئوپروتئين‌هاي نو شد.
4- نوكلئوپروتئين‌هايي كه در به دست آوردن غذا توفيق نيافتند سرانجام نابود شدند.
ترديدي نيست كه با چنين تكاملي نسل‌هاي گوناگوني از نوكلئوپروتئين‌ها به وجود آمدند و عوامل تنازع‌بقا، همكاري، جهش، توليدمثل، وراثت و بقاي‌اصلح تكامل را هم‌چنان پيش بردند.
چهارمين مرحله پيدايش حيات را مي‌توان چنين خلاصه كرد:
پلي ساكاريد‌ها، چربي‌ها، پروتئين‌ها، اسيدهاي نوكلئيك
ملكول‌هاي درشت بخصوص نوكلئوپروتئين‌ها، تغذيه، توليدمثل، جهش، وراثت، تكامل
انواع گوناگون نوكلئوپروتئين‌ها و توده‌هاي نوكلئوپروتئيني
در نتيجه رشد و تنوع نوكلئوپروتئين‌ها، حيات به مرحله‌اي حد واسط ميان موجودات زنده و غيرزنده رسيد. گرچه بعضي از نوكلئوپروتئين‌ها، صاحب بعضي از خواص موجودات زنده بودند ولي موجودات زنده‌ي حقيقي هنوز به عرصه نرسيده بودند. در پنجمين مرحله پيدايش حيات بود كه جان‌داران حقيقي به وجود آمدند.
ادامه دارد
نظرات شما عزیزان:
