رضیه تکامل شیمیایی وآیات قرآنی مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) حیات

چکیده

این پژوهش درصدد آن است تا با استناد به قرآن کریم، به بررسی مبحث مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) پرداخته و با استخدام فرضیه تکامل شیمیایی (Chemical evolution)، آن را مورد مطالعه قرار دهد. بر اساس فرضیه تکامل شیمیایی، سنتز مولکولهای بیوشیمیایی مهم از مولکولهای کوچک و عناصر شیمیایی خاص در شرایط اولیه کره زمین در دوران ماقبل حیات، انجام گرفته است. در این تحقیق، با استفاده از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی درگیر در تکامل شیمیایی، توضیح دادیم که چگونه حیات بر روی کره زمین آغاز شده است. یافته های این پژوهش سازگاری آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) با فرضیه تکامل شیمیایی را نشان داد. اگر واقعیت تکامل شیمیایی را بپذیریم بایستی تلاش کنیم به این سوال پاسخ بدهیم که چگونه در طول تاریخ اولیه کره زمین از بی‌نظمی، نظم منشا می گیرد؟ شاید، حیات از هرج و مرج مطلق نشأت نگرفته و انرژی دریافت شده از خارج در جهت کاهش بی نظمی و حفظ نظم آن موثر بوده است. شواهد علمی ارایه شده در این تحقیق، نشان دادند که تولید خود به خودی و تصادفی مولکول های اولیه حیات ناممکن بوده و در نتیجه، طراحی هوشمندانه ای در کار بوده است.

واژگان کلیدی

نشأه الاولی؛ تکامل شیمیایی؛ زمین ماقبل حیات؛ حیات؛ پدیده تصادف؛ تکامل کلان.

1. مقدمه

نمونه های فراوانی از توافق آموزه های قرآنی و دست آوردهای علمی وجود دارد: مانند حرکت کوه ها و زمین در آیه 89 سوره نحل، لقاح گیاهان در آیه 22 سوره حجر، زوجیت گیاهان در آیه 36 سوره یس و. ..(خسروپناه، کلام جدید، 1379: 160)، اگرچه بخاطر ناقص بودن و نسبی بودن علوم تجربی در هر برهه زمانی، این دستاوردهای علمی از درک کامل مفاهیم علمی نهفته در آیات قرآنی ناتوان هستند ولی با توجه به پرداخت قرآن به مفاهیم عمیق علمی (که بسیاری از آن مفاهیم بخاطر ناقص بودن علوم تجربی در حال حاضر برای ما مستتر می باشد و با پیشرفت علوم ابعاد جدیدی از شگفتی های آیات برای ما آشکار می شود) در 14 قرن پیش، اعجاز علمی قرآن برای بشر آشکار می شود. توافق آموزه های قرآنی و دست آوردهای شاخه های مختلف علوم تجربی در آثار بزرگان مورد بررسی قرار گرفته است ولی سازگاری آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) با فرضیه تکامل شیمیایی مورد غفلت واقع شده است. این تحقیق درصدد تطبیق یا تفسیر آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) قرآن براساس دست آوردهای علم تکامل نمی باشد بلکه تلاشی برای بهره گرفتن از آخرین یافته های علم تکامل شیمیایی جهت فهم بهتر آیات کتاب الهی می باشد. خداوند در قران کریم انسان را به استفاده از حس و عقل (بعنوان ابزارهای کسب معرفت انسانی) برای شناخت کیفیت عالم هستی و قوانین خلقت فراخوانده است (طباطبایی، المیزان، ص 5/312-308). این پژوهش درصدد آن است تا با استناد به قرآن کریم، به بررسی مبحث مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) پرداخته و با استخدام فرضیه تکامل شیمیایی، آن را مورد مطالعه قرار دهد. مطالعه ماهیت تکامل شیمیایی، شگفتی و ژرفای علمی آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) را بیش از بیش برای ما آشکار می کند. و دلیل اینکه در کتاب خداوند این همه بر تفکر و تحقیق در خلقت نخستین تاکید می شود روشن می گردد. در این مقاله علاوه بر توضیح کامل پیدایش اشکال حیات در کره زمین از خاک همچنین توضیح داده خواهد شد که آیا تولید مولکول های اولیه حیات تصادفی بوده است و یا اینکه آفرینش هدفداری در کار بوده است.

2. برخی از آیات قرآن مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی)

از نظر نگارنده مقاله، آیات مربوط به خلقت نخستین شامل دو گروه می باشند: آیات مربوط به خلقت نخستین ستارگان و زمین و گروه دوم آیات مربوط به پیدایش حیات و جانداران بر روی کره زمین. پیدایش «حیات» بر روی کره زمین پس از آفرینش و پیدایش زمین رخ داده است. در اینجا آیات مربوط به خلقت نخستین زمین و ستارگان مورد بحث ما نمی باشند. در این تحقیق آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) حیات مد نظر می باشند که برخی از آنها به شرح زیر می باشد: «وَ لَقَدْ عَلِمْتُمُ‌ النشأةَ الْأُولَى‌ فَلَوْ لاَ تَذَکَّرُونَ؛ و بی‌شک شما از نشأه اوّل خود آگاه شدید (که از عدم به وجودتان آوردیم) پس چرا متذکر (عالم آخرت) نمی‌شوید؟» (الواقعة :٦٢). «فَاسْتَفْتِهِمْ أَهُمْ أَشَدُّ خَلْقًا أَمْ مَنْ خَلَقْنَا إِنَّا خَلَقْنَاهُمْ مِنْ طِينٍ لَازِبٍ؛ از این منکران قیامت بپرس که آیا خلقت آنها سخت‌تر است یا موجودات (با عظمت) دیگر که ما خلق کرده‌ایم؟ و ما اینان را در اول از گل چسبنده بیافریدیم.» (الصافات: 11). «يَا أَيُّهَا النَّاسُ إِنْ كُنْتُمْ فِي رَيْبٍ مِنَ الْبَعْثِ فَإِنَّا خَلَقْنَاكُمْ مِنْ تُرَابٍ ثُمَّ مِنْ نُطْفَةٍ ثُمَّ مِنْ عَلَقَةٍ ثُمَّ مِنْ مُضْغَةٍ مُخَلَّقَةٍ وَغَيْرِ مُخَلَّقَةٍ لِنُبَيِّنَ لَكُمْ وَنُقِرُّ فِي الْأَرْحَامِ مَا نشأءُ إِلَى أَجَلٍ مُسَمًّى ثُمَّ نُخْرِجُكُمْ طِفْلًا ثُمَّ لِتَبْلُغُوا أَشُدَّكُمْ وَمِنْكُمْ مَنْ يُتَوَفَّى وَمِنْكُمْ مَنْ يُرَدُّ إِلَى أَرْذَلِ الْعُمُرِ لِكَيْلَا يَعْلَمَ مِنْ بَعْدِ عِلْمٍ شَيْئًا وَتَرَى الْأَرْضَ هَامِدَةً فَإِذَا أَنْزَلْنَا عَلَيْهَا الْمَاءَ اهْتَزَّتْ وَرَبَتْ وَأَنْبَتَتْ مِنْ كُلِّ زَوْجٍ بَهِيجٍ؛ ای مردم، اگر شما در (روز قیامت و قدرت خدا بر) بعث مردگان شک و ریبی دارید (برای رفع شک خود بدین دلیل توجه کنید که) ما شما را نخست از خاک آفریدیم آن گاه از آب نطفه، آن گاه از خون بسته، آنگاه از پاره‌ای گوشت با آفرینشی تمام و ناتمام، تا (در این انتقال و تحولات قدرت خود را) بر شما آشکار سازیم و (از نطفه‌ها) آنچه را مشیّت ما تعلق گیرد در رحمها قرار می‌بخشیم تا به وقتی معین، آن گاه شما را به صورت طفلی (چون گوهر از صدف رحم) بیرون آریم تا (زیست کرده و) سپس به حد بلوغ و رشد خود برسید و برخی از شما (در این بین) بمیرد و برخی به سن پیری و دوران ضعف و ناتوانی رسد تا آنجا که پس از دانش و هوش خرف شود و هیچ فهم نکند، و (دلیل دیگر از ادله قدرت خدا بر معاد آن که) زمین را بنگری وقتی خشک و بی‌گیاه باشد آن گاه چون باران بر آن فرو باریم سبز و خرم شود و (تخم‌ها در آن) نمو کند و از هر نوع گیاه زیبا برویاند.» (الحج: 5). «قُلْ سِيرُوا فِي الْأَرْضِ فَانْظُرُوا كَيْفَ بَدَأَ الْخَلْقَ ثُمَّ اللَّهُ يُنْشِئُ النشأةَ الْآخِرَةَ إِنَّ اللَّهَ عَلَى كُلِّ شَيْءٍ قَدِيرٌ؛ بگو که در زمین سیر کنید و ببینید که خدا چگونه خلق را ایجاد کرده (تا از مشاهده اسرار خلقت نخست بر شما به خوبی روشن شود که) سپس خدا نشأه آخرت را ایجاد خواهد کرد، همانا خدا بر هر چیز تواناست.» (العنکبوت: 20). «الَّذِي أَحْسَنَ كُلَّ شَيْءٍ خَلَقَهُ وَبَدَأَ خَلْقَ الْإِنْسَانِ مِنْ طِينٍ؛ آن خدایی که هر چیز را به نیکوترین وجه خلقت کرد و آدمی را نخست از خاک (پست بدین حسن و کمال) بیافرید.» (السجده: 7). «وَقَالُوا أَإِذَا ضَلَلْنَا فِي الْأَرْضِ أَإِنَّا لَفِي خَلْقٍ جَدِيدٍ بَلْ هُمْ بِلِقَاءِ رَبِّهِمْ كَافِرُونَ؛ کافران (از روی تعجب و انکار) گویند که آیا پس از آنکه ما در زمین (خاک و در خاک) نابود و گم شدیم باز از نو زنده خواهیم شد؟! (بلی البتّه زنده خواهید شد) بلکه آنها به شهود و لقاء خدایشان کافرند.» (السجده: 10). «أَوَ لَمْ‌ يَرَ الْإِنْسَانُ‌ أَنَّا خَلَقْنَاهُ‌ مِنْ‌ نُطْفَةٍ فَإِذَا هُوَ خَصِيمٌ‌ مُبِينٌ.‌ وَضَرَبَ لَنَا مَثَلًا وَنَسِيَ خَلْقَهُ قَالَ مَنْ يُحْيِي الْعِظَامَ وَهِيَ رَمِيمٌ. قُلْ يُحْيِيهَا الَّذِي أَنشأهَا أَوَّلَ مَرَّةٍ وَهُوَ بِكُلِّ خَلْقٍ عَلِيمٌ؛ و برای ما مثلی (جاهلانه) زد و آفرینش خود را فراموش کرد، گفت: این استخوانهای پوسیده را باز که زنده می‌کند؟ بگو: آن خدایی زنده می‌کند که اول بار آنها را ایجاد کرد و او به هر آفریده‌ای داناست.» (یس: 77، 78 و 79). «أَوَ لاَ يَذْکُرُ الْإِنْسَانُ‌ أَنَّا خَلَقْنَاهُ‌ مِنْ‌ قَبْلُ‌ وَ لَمْ‌ يَکُ‌ شَيْئاً؛ آیا آدمی (برای ایمان به معاد) متذکر آن نمی‌شود که اول که هیچ محض و معدوم صرف بود ما او را ایجاد کردیم؟» (مريم: ٦٧). «وَ هُوَ الَّذِي‌ يَبْدَأُ الْخَلْقَ‌ ثُمَ‌ يُعِيدُهُ‌ وَ هُوَ أَهْوَنُ‌ عَلَيْهِ‌ وَ لَهُ‌ الْمَثَلُ‌ الْأَعْلَى‌ فِي‌ السَّمَاوَاتِ‌ وَ الْأَرْضِ‌ وَ هُوَ الْعَزِيزُ الْحَکِيمُ؛‌ و او خدایی است که نخست خلایق را بیافریند و آن‌گاه (به عالم معاد) باز گرداند و این اعاده (مثل ایجاد) بر او بسیار سهل و آسان است و آن ذات یکتا را در آسمانها و زمین مظهر و مثالی عالی‌تر (از حد وصف و تعقل) است و مقتدر کامل و دانا (به حقایق امور) تنها اوست.» (الروم: 27).

2.1. تعریف حیات

همواره یکی از دغدغه های اصلی و در عین حال وظایف مهم دانشمندان یافتن تعریف پدیده «حیات» است. واقعیت این است که تعریف مشخصی برای اصطلاح «حیات» که مورد پذیرش همه دانشمندان باشد، وجود ندارد (سلاند و چیبا، 2002). درسال 1944 دانشمندی به نام اروین شرودینگر این سوال را مطرح کرد و کتابی نیز در این باره نوشت. کتاب او کوششی بود تا بتواند به این سوال پاسخ دهد که فرآیندهایی را که در مکان و زمان معین در محدوده بدن جانداران رخ می دهند توضیح دهد. بسیاری از محققان سه ویژگی اساسی را برای سیستم های زنده تعریف می کنند: 1- «خود تکثیری» که امکان تولید سیستم های بعدی را فراهم می آورد. 2- «جهش» که باعث توسعه و نمو گونه های زنده می شود. 3- «متابولیسم» که امکان ایجاد تعادل در سیستم های زنده و تداوم نمو را فراهم میکند. بر اساس برنامه تعیین حیات در کرات دیگر که توسط ناسا (NASA) ارائه شده است، حیات با تعاریف زیر مشخص می شود (راچفس، 2008): - حیات یک سیستم شیمیایی قائم به ذات است که توانایی تحمل تکامل مد نظر داروین را داشته باشد. - حیات متشکل از جمعیتی از مولکول های RNA است که می تواند خود تکثیری انجام و فرآیندهای حیاتی را هدایت کند. - حیات یک سیستم «متکی به خود» است که با دریافت انرژی و غذا از محیط بیرون، فرآیندهای درونی را در جهت تولید اجزاء خود پیش می برد. - حیات سیستمی است که از طریق یک جزء نیمه تراوا از محیط بیرون مجزا شده و از طریق آن انرزی و غذا را با محیط بیرون مبادله میکند تا بتواند تولید اجزاء داخلی را انجام دهد. اگر بخواهیم به دنبال کشف حیات در نظام هستی باشیم باید یک تعریف همه گیر از حیات ارائه گردد و در این تعریف ویروس ها، پریون ها، آندوسپور ها، حیات در یک لوله آزمایش، ویروسهای کامپیوتر و حتی ربات ها که قادر به خود تکثیری هستند را مد نظر قرار داد. بالاخره ارائه یک تعریف مشخص از حیات جدال برانگیز است. امروزه فرضیه «انفجار بزرگ» مورد پذیرش همگان است. بر اساس این فرضیه تشکیل عالم هستی به حدود 109×15 سال پیش بر می گردد. این فرآیند با یک حالت «منحصر به فرد» آغاز شد و با شروع زمان، مکان و ماده همراه بود و با آن رخداد بزرگ مفاهیمی همچون زمان، مکان و ماده متولد شدند(مونرو، 2000). اصطلاح «تکامل شیمیایی» اولین بار توسط برنده جایزه نوبل کالوین مطرح شد. تکامل شیمیایی شامل فرآیند های مربوط به سنتز مولکول های بیوشیمیایی مهمی از مولکول های کوچک و عناصر شیمیایی خاص در شرایط اولیه کره زمین می باشد. مولکولهای ساختاری شامل اسیدآمینه ها و اسیدهای چرب و بازهای نوکلئوتیدی پس از شکل گیری دچار «بسپارش تراکمی» در مراحل اولیه گسترش حیات گردیده اند. فرضیه های درباره منشأء مولکول های اولیه حیات مطرح است که سه مورد از آنها عبارتند از (راچفس، 2008): - این مولکولها منشأء داخلی دارند و مولکول های اسید آمینه، اسیدچرب و قند ها در اتمسفر، هیدروسفر و یا لیتوسفر کره زمین و از مولکول هایی نظیر CO،CO2،CH4،N2،H2O و NH3 به وجود آمده اند. - این مولکول ها منشأء خارجی دارند و در کرات دیگر موجود در منظومه شمسی یا خارج از منظومه شمسی تولید شده اند و سپس از طریق سیاره های دنباله دار یا شهاب سنگ ها به زمین منتقل شده اند. - و یا شاید هم منشأء بیرونی و هم منشأء درونی داشته باشند به این ترتیب که پس از انتقال از سایر کرات به کره زمین واکنش های شکل گیری را کامل کرده اند.

بطور کلی سه امکان برای بررسی راههای سنتز این مولکول های اولیه در دسترس می باشد: شبیه سازی واکنش ها در آزمایشگاه، مدل های تئوریک در کامپیوتر و بررسی شواهد مربوط به این واکنش ها در سیاره ها، قمرها، شهاب سنگ وحتی روی خود کره زمین. حقیقت این است که این سه روش در کنار هم می توانند به تعدادی از سوالات پاسخ داده نشده جواب دهند.

2.2. اثبات منشأ زمینی حیات: خلقت جانداران از خاک کره زمین

شاید منشأ حیات در کره زمین از یک سیاره دور دست که حول ستاره‪ای در چرخش است، باشد و توسط اسپورهای مقاوم در برابر اشعه یا با روش های دیگر، حیات از آنها به کره زمین انتقال یافته باشد. این مفهوم به نام «پانسپرمیا» خوانده شده و امروزه در بین دانشمندان طرفدارانی دارد. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ برخی از طرفداران فرضیه فوق به کشف تعداد زیادی از ترکیبات آلی کربن دار در شهابسنگها استناد می کنند. این ترکیبات آلی میتوانند کربوهیدرات یا اسیدآمینههای دارای دو نوع ایزومر با فعالیت نوری متفاوت ولی به مقدار تقریبا برابر باشند و بنابراین ویژگی یک مخلوط با فعالیت جزئی نوری را نشان می دهند. با این حال، تعدادی از اسیدآمینه های یافت شده در شهابسنگها در ساختار پروتئینها وارد نمیشود. این مشاهدات به همراه یافتههای دیگر نشان میدهند که ترکیبات آلی احتمالا از طریق واکنشهای شیمیایی تصادفی در شهابسنگها بصورت خودبهخودی تولید شدهاند و یا اینکه متعلق به محلهای جدا شدن شهابسنگها هستند که در طی فرآیندهای زیستی بوجود آمدهاند (راچفس، 2008).

مخالفان فرضیه «پانسپرمیا» اعلام میکنند که انتقال اسپور یا اشکال حیات از فضا به زمین بدون کمک سفینه امکان ندارد و شبیه یک خیال بافی است. اگر اشکال حیات خیلی بزرگ باشند انتقال آنها به سیاره زمین از طریق سفینه یا سیستم تابش خورشیدی امکان پذیر نیست. اگر آن عوامل و اشکال حیات خیلی کوچک باشند ورود آنها به میدان زمین بخاطر فشار خورشیدی مقدور نیست. ساگان (1997) پیشنهاد میکند که هرگاه اندازه ذرات بزرگتر از 6/0 میکرومتر باشند، از فضای زمین رانده نمیشوند در حالیکه ذرات کوچکتر از 6/0 میکرومتر از فضای زمین رانده میشوند. پس بایستی سیارهی دهندهی این ذرات یا اشکال حیات برای مثال ذراتی در اندازهی یک میکرومتر را رها کند تا سیاره مقصد آن را نراند. از طرف دیگر خورشید مربوط به سیارهی دهنده بایستی خیلی داغ باشد (فشار تابش بالایی داشته باشد). اما اگر چنین خورشیدی با حرارت بالا وجود داشته باشد، در اثر فشار تابش بالا باعث نابودی ذرات پرتابی میگردد. علاوه بر این در هنگام گذر از میان سیارهها، خطرات بسیارند به عنوان مثال پرتو فرابنفش حاصل از خورشید منظومه شمسی ما، ذرات را در مدت یک روز از بین میبرد. اگر قرار باشد ذرات حیاتی از پرتو فرابنفش محافظت شوند بایستی خیلی بزرگ و سنگین باشند. از جمله خطرات دیگر وجود حرارت بالا، گازهای یونیز شده اطراف ستارهها، حضور اشعه کیهانی و جذب این ذرات توسط جاذبه گرانشی خورشیدی است (راچفس، 2008).

اگر نظر برخی نویسندگان (مثل پارسونز، 1996) را بپذیریم که این ذرات توانستهاند جان سالم به در برند، باز مشکلات همچنان باقی میماندند. مانع جدی سرراه این ذرات مسافت فضایی است که قرار بود اسپورها آن را طی کرده و به زمین برسند. ساگان و همکارانش محاسبه کردهاند که اگر در کهکشان ما 100 میلیون سیاره واجد حیات وجود داشته باشد و هر یک از آنها 1000 تن اسپور پرتاب کنند، در طی یک میلیارد سال فقط یکی از آنها (یک جاندار میکروسکوپی) به زمین خواهد رسید. مشکلاتی که متوجه فرضیه فوق است این سوال را تقویت میکند که آیا شکلگیری حیات در سیاره زمین نسبت به فرآیند انتقال حیات از سایر کرات امکان پذیرتر و آسانتر نیست؟ این شک و تردیدها در باره منشأ خارج زمینی حیات به همراه افزایش اطلاعات ما درباره زیست شناسی مولکولی و بیوشیمی، توجه بسیاری از دانشمندان را به زمینی بودن منشأ حیات جلب کرده است (راچفس، 2008). با پذیرش زمینی بودن منشأ حیات به این نتیجه می رسیم که پیدایش موجودات زنده در روی کره زمین از همان خاک موجود در کره زمین در دوران ماقبل حیات، بوقوع پیوسته است (خلقت موجودات زنده از خاک).

2.3. کیفیت خلقت موجودات زنده از خاک براساس فرضیه تکامل شیمیایی

سیاره ما دارای یک خورشید با اندازه متوسط است. این خورشید نرخ ثابتی از تابش را درطی یک دوره زمانی طولانی و در اندازه کافی برای توسعه حیات در زمین فراهم میکند. ویژگیهای شیمیایی منحصر به فرد عنصر کربن موجود در زمین شامل توانایی تشکیل چهار پیوند کوالانسی و ترتیب چهار ضلعی الکترونهای آن، باعث شده است که تعداد زیادی از مولکولهای آلی پایدار با ساختارهای سه بعدی، پیچیده و خاص پدید آید. جالب توجه است که وجود چنین مولکولهایی محدود به کره زمین نبوده است و پژوهشگران با استفاده از روش طیفسنجی، به وجود انواعی از این مولکولها در ابرهای متراکم بین ستارهای پی بردهاند.

وجود مقادیر زیادی آب در زمین در گذشتههای دور، از دیگر مزیتهای زمین برای شروع تکامل شیمیایی بوده است. آب در طیف وسیعی از دما یک مایع پایدار بوده و به اسیدها و بازهای مختلف اجازه یونیزه شدن را داده است. از مزیت های دیگر آب این است که به شکل بلور منجمد (یخ) در می آید، بطوری که اجسام حاوی مواد آلی بصورت محلول در آب در زیر یخ های شناور باقی میمانند. ساختار و ویژگیهایی که آب را برای شروع حیات در کره زمین مناسب ساخته است شامل موارد زیر میباشد: (1) آب در دمای 100 درجه سانتی گراد به حالت گاز در میآید. اگر در دمای پایین نیز به حالت گاز در میآمد، امکان حیات وجود نداشت، (2) با گرم شدن هوا و خروج آب از بدن، امکان خنک شدن بدن را فراهم میکند و (3) تراکم یخ از آب کمتر است و بصورت لایه محافظتی در زمستان بر روی تالاب قرار میگیرد(راچفس، 2008).

بخاطر فراوانی هیدروژن و ترکیبات آن در کیهان، گازهای هیدروژندار به مدت طولانی در تاریخ اولیه کره زمین یافت میشده است. اگر چه در اوایل تاریخ زمین، هیدروژن آزاد وجود نداشته است، ولی خروج گازها به همراه انرژی حاصل از تابش خورشید و پرتو فرابنفش باعث شکلگیری مولکولهای آلی متنوعی مانند اسیدهای آمینه، قندها، اسیدهای چرب، پورینها و پیریمیدینها شدهاند که ساختار و انرژی لازم برای فرآیندهای حیاتی را فراهم آوردهاند. منافذ موجود در اعماق دریا با دمای آب 350 درجه سانتی گراد محلهایی برای تولید انبوه آمونیاک حاصل از ترکیب نیتروژن یا اکسید نیتروژن با آب داغ در حضور آهن و دیگر کاتالیزورهای معدنی محسوب میشدند. بطور خلاصه میتوان گفت: قبل از آن که حیات ظهور کند، پیشسازهای مولکولی برای انجام واکنشهای بیوشیمیایی جهت شکلگیری زندگی وجود داشته اند. به عبارت دیگر منابع انرژی، مواد شیمیایی، دما وحلال های مناسب برای خلق یک جهان زنده در گذشته مهیا بوده است. اصطلاح «تکامل شیمیایی» اولین بار توسط برنده جایزه نوبل، کالوین مطرح شد. تکامل شیمیایی شامل فرآیندهای مربوط به سنتز مولکولهای بیوشیمیایی مهم از مولکولهای کوچک و عناصر شیمیایی خاص در شرایط اولیه کره زمین میباشد (راچفس، 2008). به اعتقاد میدر و همکاران (2010) تکامل شیمیایی توانسته باعث پیدایش پیش سلول ها در زمین ماقبل حیات گردد.

مدل سنتز مولکولهای بیوشیمیایی مهم از مولکولهای کوچک در شرایط اولیه کره زمین اولین بار توسط استانلی میلر در حدود بیش از 50 سال قبل در دانشگاه شیکاگو عنوان شد. میلر این آزمایش را به توصیه استادش ایوری انجام داد و برای بررسی نحوه سنتز اوره شرایط اولیه کره زمین را با استفاده از تخلیه الکتریکی بازسازی کرد. برای این منظور میلر مخلوطی از متان، آمونیاک، آب و هیدروژن را مهیا ساخت و یا نیروی حاصل از تخلیه الکتریکی موفق به ساخت مولکول های آلی ساده شد. پس از گذشت یک هفته از اعمال مداوم تخلیه الکتریکی، او با کروماتوگرافی و تجزیه ترکیبات انباشته شده در فاز مایع به شناسایی آنها پرداخت. بسیاری از ترکیبات، مولکول های ساده ای مثل آمینو اسیدها و اوره بودند که در بدن جانداران یافت می شوند. در واقع بر اساس این مدل طیف وسیعی از واکنش های شیمیایی که باعث تولید بسیاری از ترکیبات مورد نیاز برای شکل گیری حیات شده اند، مورد شناسایی قرار گرفت. این قبیل از مدل ها به همراه دیگر آزمایش ها اثبات می کنند که محیط های شیمیایی لازم برای تولید ترکیبات آلی بروی کره زمین وجود داشته اند. قبل از آنکه حیات شکل بگیرد، زمین مقادیر زیادی از مولکول های آلی ساده را در خود داشت تا توسط آنها موجودات زنده تولید شوند. بعدها میلر توانست با این روش، اسید آمینه هایی همچون گلایسین وآلانین را نیز سنتز کند. میلر در سال 1953 توانست مقاله خود با عنوان «تولید اسید آمینه ها در شرایط اولیه کره زمین» را در مجله ساینس به چاپ برساند. میلر با تغییر دما و زمان انجام واکنش ها توانست اسید فرمیک، اسید لاکتیک و اسید گلوتامیک را به راحتی سنتز کند. بررسی تکمیلی بر روی کینتیک این واکنش ها نشان داد که غلظت آمونیاک در طی واکنش کاهش می یابد در حالی که غلظت سیانید هیدروژن ابتدا افزایش یافته و سپس به مقدار ثابتی می رسد. با افزایش زمان واکنش، غلظت اسید آمینه ها افزایش می یابد در حالی که مقدار آلدهید ثابت می ماند. در این واکنش در حضور آلدهید، سیانید هیدروژن و آمونیاک، اسید آمینه گلایسین سنتز می شد. البته چنین واکنش هایی که منجر به تولید اسید آمینه می شوند در حضور اکسیژن ممانعت می شوند(راچفس، 2008). آزمایشات بعدی با استفاده از تخلیه الکتریکی در یک جو کاهنده (N2+CH4+H2) و با روش فشرده سازی گازها به شکل مایع منجر به سنتز اسید آمینه های دیگری همچون آلانین وß-آلانین و حتی آدنین و سایر پورین ها شد. آزمایشات ریوز (2007) نشان داد که بدون فشرده سازی گازها عملکرد سنتز اسیدهای آمینه نزدیک صفر است. این شرایط یعنی محیط کاهنده، انرژی گرمایی بالا و فشرده سازی گازها در دهانه های آتشفشان هایی که در عمق 3-2 کیلومتری اقیانوس ها هستند نیز مهیا می باشد. چند سال پس از میلر، شوارتز (2006) نشان داد که پلی مریزاسیون HCN میتواند در حضور فرمالدئیدها و آلدئیدهای دیگر تحریک شود و با دخالت اوره در نهایت سیتوزین نیز سنتز گردد. در اثر هیدرولیز محلول سیتوزین، اوراسیل به دست آمد. همچنین محققان دیگری موفق به سنتز آدنین شدند. حرارت دهی سیانید آمونیوم در دمای 343 درجه کلوین و تولید آدنین پس از چند روز میسر شد. آدنین پیش ساز نوکلئوتیدها وATP است و فرمول آنH5C5N5 یا (HCN)5 میباشد (راچفس، 2008). شرایط تولید سلول از خاک، در دهانه های آتشفشان هایی که در عمق 3-2 کیلومتری اقیانوس ها بودند مهیا بود. شکل زیر کیفیت تولید پیش سلول ها از مواد معدنی خاک را در سه مرحله نشان می دهد.

شکل (2) نحوه شکل گیری حیات در کره زمین. (تصویر بالا) اتمسفر اولیه زمین حاوی گازهای N2، CO2 و آب بود که از دهانه آتشفشانها خارج می شدند. با سرد شدن بخار آب مقداری از این گازها توسط آب باران شسته شده و به داخل اقیانوس وارد شدند. (تصویر وسط) انرژی حاصل از فوران آتشفشان و رعد و برق باعث تولید مولکولهای کوچک آلی (مثل نوکلئوتیدها و اسیدهای آمینه) از گازها شد. (تصویر پایین) مولکولهای کوچک آلی با تشکیل پیوند با همدیگر، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها را ساختند. این سنتز در وزیکول ها یا حفره های غشایی انجام گرفت. این حفره های غشایی منشأء سلولهای اولیه (پروتوسلولها) قرار گرفتند. سلولهای اولیه در مراحل بعدی سلولهای کامل را ساختند که این سلولهای کامل قادر به تکثیر بودند (میدر، 2010).

بنابراین، تغییرات گسترده ای که در حیات کره زمین در مقیاسهای زمانی بزرگ اتفاق افتاده، منجر به تکامل کلان در حیات زمین شده است. از جمله تغییرات کلان که در حیات کره زمین و در مقیاسهای زمانی بزرگ بوقوع پیوسته است، میتوان به وقوع تکامل شیمیایی برای تولید مولکولهای زیستی و سلولهای اولیه اشاره کرد. هر چند شواهد سنگوارهای از دوران تکامل شیمیایی در دست نیست، ولی جزییات وقوع تکامل شیمیایی برای تولید مولکولهای زیستی و سلولهای اولیه که در مقیاسهای زمانی بزرگ انجام شده است توسط دانشمندان روشن شده است (راچفس، 2008).

2.4. اثبات هدفمندی تکامل شیمیایی

متأسفانه در مورد جزئیات مولکولی گذشته زمین اطلاعات کاملی نداریم و به خاطر اینکه سنگواره های مولکولی کمیاب هستند دانش ما درباره گذشته زمین اندک است. در بهترین حالت ما تلاش می کنیم خاصیت کلی برخی از رویداد های مولکولی گذشته را بر اساس واکنش ها و ساختارهای مولکولی حال حاضر تحت شرایط کنترل شده باز سازی کنیم. قبل از بررسی رویدادهای مولکولی گذشته، بهتر است چارچوب ذهنی افرادی را که در زمینی بودن منشأ حیات تامل می کنند را در نظر بگیریم. به این معنا که ما بایستی تلاش کنیم به این سوال پاسخ بدهیم که چگونه در طول تاریخ اولیه کره زمین از هرج و مرج مولکولی پدیده منظم به نام «زندگی» پدید آمد. به بیان دیگر چگونه از بی نظمی، نظم منشأ می گیرد؟ به زبان امروزی و مدرن یعنی باز تولید خود به خودی یک سلول از اجزاء بی نظم و بسیار ریز. برای فهم این مطلب بهتر است از یک مثال استفاده کنیم: آیا یک میمون می تواند با فشار دادن تصادفی کیلدهای ماشینی تحریر در طی میلیاردها سال آثار شکسپیر را خلق کند؟ حتی اگر ما نوشته های شکسپیر را به یک میلیون کلمه (106) و تعداد حروف الفبای ماشین تحریر را به 26 کلید محدود کنیم، احتمال چنین رویدادی محال است. این به این معنی است که حتی اگر یک میمون بتواند در هر ثانیه یک میلیون کلمه را تایپ کند، احتمال رخداد چنین واقعه ای یک بار در 101414965 × 7 می باشد. با استدلال مشابه، شانس بوجود آمدن سازه های پیچیده آلی بصورت خود به خودی بسیار اندک است حتی احتمال ایجاد آنزیمی کوچک با 100 اسید آمینه به صورت تصادفی برابر100-20 می باشد چرا که در هر موقیعت از توالی آنزیم امکان دارد یکی از 20 نوع اسید آمینه مستقر شود. بنابراین اگر ما بطور تصادفی بخواهیم با افزودن یک آمینو اسید در هر ثانیه آنزیمی کامل متشکل از 100 آمینو اسید را تولید کنیم 10122×4 سال نیاز خواهیم داشت. هرگاه امکانات مکانی برای انجام همزمان این اتفاقات تصادفی را مهیا سازیم، وسعت 10 میلیارد سال نوری جهت تولید پپتیدی با طول 100 اسید آمینه کفاف نخواهد کرد. برای تولید این آنزیم 10103 سال مورد نیاز است (مونرو، 2000). بنابراین با در نظر گرفتن طول عمر کره زمین و امکانات زمانی و مکانی آن، پیدایش خود به خودی مولکول های اولیه آلی حیات، ناممکن است.

حیات یک سیستم مجزا نیست که بتواند ساختارهای سازمان یافته را حفظ کند، ولی انرژی و موادی را از خارج دریافت می کند تا بتواند نظم را در ارگانیسم زنده حفظ کند. از اساسی ترین ویژگی های حیات در یک جاندار اولیه توانایی آن برای انجام واکنش های مربوط به رشد و تکثیر می باشد. بدیهی است که حلقه بین سوخت و ساز بدن و انتقال اطلاعات که در روابط پیچیده بین پروتئین ها و اسید های نوکلئیک گنجانده شده اند، از همان ابتدا این پیچیدگی را نداشته است. ترکیبات شبه پروتئین می توانند در مخلوط واکنش مشتمل بر اسید های آمینه و بدون حضور اسیدهای نوکلئیک تولید شوند. این ترکیبات می توانند در مسیرهای آنزیمی متنوع عمل کنند. هر چند پروتئین های تولید شده به روش شیمیایی ویژگی پروتئین ها از جمله توالی های منظم اسید آمینه ای را ندارند ولی وجود آنها به نوعی اثبات می کند که عملکردهای متابولیکی لازم برای بقا و رشد جانداران در گذشته بسیار ساده تر بوده است. تشکیل ساختارها و پیش سازهای حیات بدوی بویژه در شرایطی که رقابتی با جلوه های پیچیده حیات وجود نداشته است، معقول به نظر می رسد(مونرو، 2000). نکات بالا نشان می دهند که زندگی از هرج و مرج مطلق نشأت نگرفته و انرژی دریافت شده از خارج در جهت کاهش بی نظمی آنها موثر بوده است. دانشمندان اشاره کرده اند که تکامل منظومه شمسی ما در جهتی بود که بتواند یک عده نیازهای ضروری برای توسعه حیات امروزی را مهیا سازد.

3. نتیجه گیری

خداوندی که از مواد معدنی، مواد آلی و سلول ها را ساخته و پیکر جانداران را از سلول شکل داده است چگونه نمی تواند از مواد آلی بجا مانده از پیکره آنها دوباره آنها را با همان ویژگی های قبلی طراحی کرده و در عوالم جدید جای دهد. به تحقیق، دقت در تکامل شیمیایی نشان می دهد که آفرینش نخستین سختتر از آفرینش دوباره جانداران است. مطالعه ماهیت تکامل شیمیایی، شگفتی و ژرفای علمی آیات مربوط به خلقت نخستین (نشأه الاولی) را بیش از بیش برای ما آشکار می کند و دلیل اینکه خداوند بر تحقیق در خلقت نخستین در آیات مختلف ذکر شده در این تحقیق از جمله آیه 20 سوره عنکبوت («قُلْ سِيرُوا فِي الْأَرْضِ فَانْظُرُوا كَيْفَ بَدَأَ الْخَلْقَ ثُمَّ اللَّهُ يُنْشِئُ النشأةَ الْآخِرَةَ إِنَّ اللَّهَ عَلَى كُلِّ شَيْءٍ قَدِيرٌ؛ بگو که در زمین سیر کنید و ببینید که خدا چگونه خلق را ایجاد کرده سپس خدا نشأه آخرت را ایجاد خواهد کرد، همانا خدا بر هر چیز تواناست.») تأکید می کند، روشن می گردد. این تحقیق، علاوه بر توضیح پیدایش اشکال حیات موجود در کره زمین از خاک (خلقت جانداران از خاک)، اثبات می کند که تولید مولکول های اولیه حیات تصادفی نبوده و طراحی هوشمندانه ای در کار بوده است.

پانویس و منابع

1. خسروپناه، عبدالحسین، کلام جدید، قم: مرکز مطالعات و پژوهش های فرهنگی حوزۀ علمیه، ١٣٧٩ ش.

2. قرآن کریم، الهی قمشه ای، مهدی، قم: عصر رهایی، ١٣٩٣ ش.

3. طباطبائي، سيدمحمدحسين، الميزان في تفسير القرآن، جامعه مدرسین حوزه علمیه، قم، چاپ پنجم، 1417 ق.

4. Cleland C, Chyba C (2002) Orig Life Evol Biosphere 32:387 Madar S (2010) Human biology Eleventh edition. Janice Roerig-Blong

5. Monroe S (2000) Evolution. Third Edition. Jones & Bartlett Publishers, Inc.

6. Parsons, P. (1996) Dusting off panspermia. Nature, 383, 221222.

7. Rauchfuss H (2008) Chemical Evolution and the Origin of Life. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

8. Ruiz-Bermejo M, Menor-Salv´an C, Osuna-Esteban S, Veintemillas-Verdagure S (2007) Orig Life Evol Biosphere 37:123.

9. Sagan C, Chyba C (1997) Science 276:1217.

10. Schwartz AW, Goverde M (1982) J Mol Evol 18:351.