نگاهی به نظریه‌های مختلف درباره منشا حیات

«ما منشاء حیات را تا پنج سال آینده خواهیم شناخت». این جدیدترین ایده مطرح شده به وسیله دانشمندان درباره منشاء حیات است . دو گروه مختلف از دانشمندان به دلایل مختلف، این پیشرفت را خطرناک می دانند. من قصد دارم در این مقاله به بهترین وجه به پیامدهای این نظریه بپردازم.

تنها کمی بیش از نیم قرن پیش، در بهار ۱۹۵۳، آزمایشی مشهور شور و شوقی برانگیخت و به استقبال از این حوزه جانی تازه بخشید. «استنلی میلر» با مشاورت «هارولد یوری» نشان داد که می توان مخلوط کوچکی از مولکول های آلی )مونومرها( را با قرار دادن مخلوطی از گازهای ساده در معرض جرقه الکتریکی به آسانی ایجاد کرد. مخلوط های مشابهی هم در شهاب سنگ ها یافت شد که نشان می دهد مونومرهای آلی ممکن است در جهان گسترش یافته باشند. اگر اجزای سازنده حیات به این سادگی ایجاد شده باشد، پس چرا نتوانند به همین سادگی هم خود را برای تشکیل سلول ها جفت وجور کنند؟

کروموزومبا این حال در همان بهار، مقاله مشهور دیگری هم توسط «جیمز واتسون» و «مفرانسیس کریک» منتشر شد. آنها نشان دادند وراثت ارگانیسم های زنده، در یک مولکول بسیار بسیار بزرگ به نام DNA ذخیره شده است. DNA یک پلیمر است، ماده یی که از زنجیره کردن واحدهایی بسیار کوچک تر به هم ساخته شده، مثل حلقه هایی که به هم متصل می شوند تا یک زنجیر بلند را بسازند.

ارتباط مشخص بین ساختار DNA و نقش زیستی اش از یک طرف و زیبایی هندسی مارپیچ دوگانه DNA از طرف دیگر، بسیاری دانشمندان را به سمتی کشاند تا خود آن را جوهره حیات بشمارند. با این حال نقطه ضعفی باقی مانده که تصویر را خراب می کند.

DNA می توانست اطلاعات را نگه دارد اما بدون یاری پروتئین ها )پلیمری از نوع دیگر( توانایی بازتولید خود را نداشت. پروتئین ها هم در افزایش سرعت )کاتالیز( بسیاری از واکنش های شیمیایی دیگر که لازمه حیات هستند، مهارت دارند.

حوزه منشاء حیات در پرسش «مرغ یا تخم مرغ» گرفتار می شود. کدام یک زودتر پدید آمد، DNA یا پروتئین ها؟ پاسخ ظاهراً با یافتن پلیمر دیگری نمایان شد، RNA )عموزاده DNA( می توانست هر دو نقش سرعت بخشی و وراثت را برعهده گیرد. در سال ۱۹۸۶ «والتر گیلبرت» اعلام کرد حیات با «جهان RNA» آغاز شده است. حیات زمانی پا گرفت که یک مولکول RNA که توانایی کپی کردن خود را داشت، در حوضچه یی از بلوک های سازنده خودش شکل گرفت.

متاسفانه نیم قرن آزمایش های شیمیایی نشان داده است که طبیعت هیچ گرایشی به مهیا کردن RNA، یا حتی بلوک های سازنده یی )نوکلئوتید( که برای تشکیل RNA باید به هم پیوند یابند، ندارد. نوکلئوتیدها در تخلیه های الکتریکی «میلر» شکل نمی گیرند و در شهاب سنگ ها هم یافت نشده اند. شیمیدان های متبحر نوکلئوتیدها را در آزمایشگاه های مجهز ایجاد کردند و آنها را برای تشکیل RNA به هم پیوند دادند: اما خب، هیچ شیمیدان و آزمایشگاهی در زمان آغاز حیات در ابتدای عمر زمین وجود نداشته است. نظریه «واتسون»-«کریک» انقلابی در زیست شناسی مولکولی به پا کرد اما پرسش منشاء حیات را در بن بست قرار داد.

خوشبختانه برای این مخمصه به تدریج راه حل دیگری پدید آمده است: نه DNA نه RNA و نه پروتئین ها هیچ کدام برای منشاء حیات ضروری نبوده اند. امروزه مولکول های بزرگ بر فرآیندهای حیات سیطره دارند اما الزاماً آغازگر آن نبوده اند. مونومرها خود توانایی برعهده گرفتن وراثت و سرعت بخشی را دارند. پیش نیاز اصلی، وجود منبع انرژی مناسبی است که آنها را در فرآیندهای خودسازماندهی یاری دهد. تصویر اصل دربرگیرنده منشاء حیات، تنها نیازمند مخلوط مونومری مناسبی است که در معرض منبع انرژی مطلوب در دستگاهی ساده قرار گیرد. پس از آن می توانیم شاهد گام های بسیار ابتدایی تکامل باشیم.

برخی مخلوط ها کار می کنند و بسیاری دیگر به خاطر برخی دلایل تکنیکی نتیجه نمی دهند. تلاش های خاصی در آزمایشگاه لازم است تا این نکته اثبات شود. حال چرا برای این کشف پنج سال مشخص کردم؟ الگوی غیرمولد و مبتنی بر پلیمر، چندان هم از کار نیفتاده است و همچنان تلاش های اکثر کارکنان این حوزه صرف آن می شود. چند سالی طول می کشد تا برخی از آنها وسوسه شوند تا راه حل دیگری را هم بررسی کنند. تخمین می زنم چند سال دیگر )زمان لازم برای یک تز PHD( لازم باشد تا ترکیب مناسبی از مونومر- انرژی را بشناسیم و توضیحی قانع کننده بیابیم.

اگر قرار باشد چنین تلاش هایی موفقیت آمیز باشند پس چه کسی نگران می شود؟ بسیاری دانشمندان به خاطر سادگی و ظرافت «نظریه جهان RNA» جذب آن شده اند. برخی از آنها ده ها سال از کارشان را در تلاش برای اثبات آن صرف کرده اند. اگر درستی توصیف «فریمن دایسون» اثبات شود آنها خوشحال نخواهند شد: «حیات با کیسه هایی کوچک آغاز شد، طلیعه سلول ها، که حجم های اندکی از آب کثیف، حاوی آشغال هایی متنوع را دربرمی گرفت.»

گروه کاملاً متفاوت دیگری این پیشرفت را به همان خطرناکی نظریه تکامل می دانند. طرفداران «طرح هوشمندانه» احساس می کنند که به پایه دیگری از سیستم اعتقادی شان حمله شده است. آنها نقص های «نظریه جهان RNA» را فهمیده اند و از آنها برای تایید توجیه فراطبیعی شان درباره منشاء حیات استفاده می کنند.

یک نظریه علمی موفق در این حوزه منشاء حیات را پیامد طبیعی )و شاید مکرر( قوانین فیزیکی می داند که این جهان را اداره می کنند. تفکر اخیر مستقیماً هم راستا با ایده «تکامل کیهانی» است که ادعا می کند رویدادهای پس از مهبانگ، تقریباً به طور اجتناب ناپذیری به سوی حیات حرکت می کنند. هیچ حسن تصادف عظیمی نیز برای آغاز کار لازم نبود. پس اگر قضیه همین باشد باید از جست وجوی حیاتی فراتر از این سیاره انتظار موفقیت داشت. ما تنها حیاتی نیستیم که زیستگاهش این جهان است.