پیدایش حیات در زمین
چگونه زندگی روی زمین آغاز شد؟
حیات این‌گونه تعریف می‌شود: هر مجموعه‌ای که دارای متابولیسم (فعالیت‌های شیمیایی) باشد و با مصرف انرژی بتواند رشد و تولید مثل کند.
تخمین زده می شود که زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال عمر داشته باشد. از نظر علمی، حدود ۳.۵ میلیارد سال پیش بر اثر حادثه‌ای که هنوز دقیقاً علت آن را نمی‌دانیم، اولین نشانه‌های حیات بر روی زمین آغاز شد.
حیات این‌گونه تعریف می‌شود: هر مجموعه‌ای که دارای متابولیسم (فعالیت‌های شیمیایی) باشد و با مصرف انرژی بتواند رشد و تولید مثل کند.
موجود زنده یک بیوسیستم است که به وسیله یک غشا یا دیواره محصور و از محیط اطرافش متمایز می شود، فرمی از انرژی را از محیط می‌گیرد و با تبدیل و مصرف انرژی و به کارگیری مواد محیط، کالبد خود را ساخته یا تعمیر می‌کند و به طور فعال با صرف انرژی و غلبه بر آنتروپی، جلوی متلاشی‌شدن کالبد خود را می‌گیرد.
قدیمی‌ترین شواهدی که ما از حیات روی زمین در دست داریم به سنگ‌های حاوی سیانو باکتری(نوعی جلبک) بر می گردد که استروماتولیت نام دارند. آنها در گرینلند کشف شده و حدود ۳.۷ میلیارد سال سن دارند. این باکتری‌ها ترکیب بیولوژیکی پیچیده‌ای دارند، آنها با دیواره‌های سلولی از DNA خود محافظت می کنند. سیانو باکتری‌ها فعالیت پیشرفته فتوسنتز را آغاز کردند و اکسیژن به‌عنوان یک محصول جانبی فعالیت‌های زیستی آنها به آرامی وارد جو زمین شد.
با وجود اینکه اکنون ما تقریبا زمان پیدایش حیات را می دانیم، اما درک چگونگی پیدایش حیات برایمان پرسش بزرگی است. با وجود اینکه نظریات پرشماری در زمینه منشاء حیات وجود دارد، اما هنوز موفق به اثبات یا رد هیچکدام از آنها نشده‌ایم و هنوز هیچ نظریۀ پذیرفته شده‌ای در این زمینه وجود ندارد. پاسخ به سوال چگونگی آغاز حیات نه تنها یکی از بزرگترین شکاف‌ها در درک طبیعت را پر می کند، بلکه به ما در کشف احتمال وجود حیات در نقاط دیگر عالم کمک شایانی خواهد کرد.
در ۳ میلیارد سال پیش احتمالاً زمین پوشیده از اقیانوس‌هایی یخ زده بوده است. خورشید در آن زمان، یک سوم درخشانی کمتری، از زمان حاضر داشته و به همین دلیل سطح اقیانوس‌ها را لایه‌ای ضخیم از یخ فرا گرفته بوده است. این لایه‌ی چندین متری از یخ توانسته ترکیبات آلی را در زیر آب از اثرات مخرب نور ماورا بنفش و امواج کیهانی محافظت کند، همچنین این سرما به این ملکول‌ها برای ماندگاری طولانی‌تر کمک کرده است که شانس به وجود آمدن واکنش‌های کلیدی برای شروع حیات را بالا می‌برد.
ممکن است حیات روی زمین چند ریشه مجزا داشته باشد. ما معمولا به جای استفاده از عبارت ریشۀ حیات، از ریشه‌های حیات استفاده می کنیم، این نشان می دهد که ما مدعی این نیستیم که حیات لزوما یک منشاء واحد داشته است، بلکه ممکن است چند منبع اولیه عامل ایجاد حیات بر روی زمین بوده باشند.
آبیوژنسیس
بی‌جان‌زایش (Abiogenesis) یعنی فرایند پیدایش ساده‌ترین سلول زیستی از مواد شیمیایی. در بررسی فرایندهای پیدایش اولین سلول زیستی از مواد اولیه شیمیایی، دو محور عمده مورد بررسی قرار می‌گیرند؛ اول جزئیات چگونگی تأمین اجزای اولیه مثل مولکول‌های شیمیایی حامل کدهای ژنتیکی و دوم محیط و شرایطی که این اجزا بر اساس قوانین فیزیکی و شیمیایی توانسته‌اند در کنار یکدیگر پیش‌سلول‌های اولیه و سپس سلول‌های ساده زیستی را به وجود آورند.
در مورد چگونگی تأمین اجزای اولیه سلول‌های زیستی، دانشمندان معتقد هستند که احتمالا بخشی از بلوک‌های سازنده اجزای اولین سلول‌های حیاتی از فضای خارج از زمین توسط اجرام فضایی به زمین آورده شده و بخش دیگری هم ممکن است که روی زمین در محیط‌هایی که امکان فعالیت‌های شیمیایی خاص در شرایط زمین اولیه در آنها وجود داشته است، ساخته شده باشند.
پان اسپرمیا
نظریه‌ای وجود دارد که می‌گوید شاید زندگی از نقطه‌ی دیگری در فضا به زمین آمده باشد، مفهومی که به عنوان پان اسپرمیا (Panspermia) شناخته می‌شود. سیاره‌ی همسایه‌ی ما یعنی مریخ، هر روز شاهد بمبارانی از شهاب سنگ‌هاست و شاید در روزهای نخستین، زمین نیز وضعیتی نزدیک به امروز مریخ داشته است.
برخی از دانشمندان این فرضیه را مطرح کرده‌اند که شاید ارگانیزم‌های زنده و میکروب‌ها به وسیله‌ی شهاب سنگ‌ها از منظومه‌ای دیگر به زمین آمده باشند که در این صورت همه‌ی ما مهاجرانی از جهان‌های دیگریم. اما در صورتی که این فرضیه درست باشد سؤال بزرگتری را مطرح می‌کند که در منظومه‌ی دیگر زندگی چگونه آغاز شده است.
RNA جهانی
اکثر دانشمندان معتقدند که حیات در مراحل اولیه خود از نسخه‌ای از مولکول RNA بهره برده است. طبق فرضیۀ جهانِ آر ان ای(RNA World) این مولکول RNA بود که نقش اصلی را برای حیات نخستین بازی کرده است و سپس DNA و پروتئین‌ها این نقش را بر عهده گرفتند.
RNA بسیار شبیه به DNA می باشد، و امروزه نیز بسیاری از مهمترین فعالیت‌های درون سلولی بدن ما به وسیله این مولکول انجام می پذیرد، از جمله فعالیت‌های این مولکول می توان به انتقال مولکولی میان DNA و سنتز پروتئینی و همچنین فعال و غیرفعال کردن برخی ژن‌ها اشاره کرد.
اما فرضیه جهانِ RNA توضیح نمی دهد که خود RNA چگونه به وجود آمده است. RNA نیز مانند DNA مولکول پیچیده‌ای است که از واحدهای تکرار شونده‌ای به نام نوکلئید ساخته شده است. نوکلئیدها به عنوان واحدهای تشکیل دهندۀ RNA و DNA با الگوی منحصر به فردی به یکدیگر متصل شده‌اند. به گفته برخی از دانشمندان RNA به خودی خود در دورۀ آغازین زمین به وجود آمده است و تعداد دیگری از دانشمندان به دخالت رویدادهای نجومی در این زمینه معتقدند.
دریچه‌ای در زیر اقیانوس‌ها
نظریه‌ی دریچه در اعماق اقیانوس‌ها می‌گوید ممکن است زندگی در منافذ هیدروترمال زیر دریا آغاز شده باشد. این دریچه‌ها از اعماق زمین مولکول‌های غنی هیدروژن و مواد معدنی را همراه با گرما به آب دریا انتقال می‌دهند، که در اطراف آنها مکان مناسبی برای شکل‌گیری اکوسیستم‌های عالی به وجود می‌آید. در این مناطق ملکول‌ها و مواد معدنی می‌توانستند متمرکز شده و اولین سلول‌های زنده را تشکیل دهند.
جرقه‌های الکتریکی(رعد و برق)
جرقه‌های الکترونیکی می‌توانند از اتمسفر مملو از آب روزهای نخستین زمین، اسیدهای آمینه و قند تولید کنند. در آزمایشی معروف به نام آزمایش میلر-یوری در سال ۱۹۵۳ دانشمندان نشان دادند که رعد و برق می‌تواند زیربنای لازم برای ساخت مولکول‌های عالی را در روزهای اولیه‌ی زمین تولید کرده باشد. سپس در طی میلیون‌ها سال مولکول‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تری از این مولکول‌های اولیه پدید آمده باشند.
اگرچه تحقیقات بعدی نشان داد که اتمسفر اولیه‌ی زمین هیدروژن زیادی به عنوان پایه‌ای برای تولید این مواد نداشته است، اما دانشمندان حدس می‌زنند ابرهای اتشفشانی در جو اولیه ممکن است مملو از متان، آمونیاک و هیدروژن بوده باشند و در ترکیب با رعد و برق نوعی از اسیدهای آمینه را به وجود آورده باشند.
علم دائما در حال تحول است و اگر قرار باشد که ما در نظریات ساده ی اولیه بمانیم، هیچ شانسی برای به وجود آمدن نظریات پیچیده‌تر بعدی باقی نخواهد ماند (شاپیرو).
برای مطالعه بیشتر به کتاب سرگذشت شگفت انگیز حیات روی زمین، اثر ریچارد داوکینز، مراجعه فرمایید. همچنین مستند یک سنگ عجیب(One Strange Rock)، ساخته دارن آرونوفسکی، پشنهاد می شود. این مستند ۱۰ قسمتی داستان چگونگی زنده ماندن زمین را با کمک ۸ فضانورد، بازگو می‌کند.
سلام..باسپاس
عالی
عالی بود. سپاس