با سلام

دركتاب  integrated principles of zoology از مولفين cleavand P.hickman,jr چاپ هفتم صفحه62 تا 65 در مورد منشا حيات مطالبي ديدم برايتان مي نويسم انشاء ا.. مورد توجه و استفاده قرار گيرد:

پيدايش حيات

اولين مراحل پيدايش حيات بر روي كره زمين وقتي بود كه ملكول هاي آلي كوچك در اتمسفر زمين و به وسيله آذرخش و تشعشع فرا بنفش و شايد انواع ديگر انرژي توليد شدند.استانلي ميلر تركيب اوليه اتمسفر زمين  را در آزمايشگاه شبيه سازي كرد .ميلر دستگاهي طراحي كرد كه در آن مخلوطي از متان-هيدروژن-آمونياك و آب به گردش در مي آمد و از يك قوس الكتريكي عبور مي كردند. آب موجود در محفظه در حال جوشيدن بود و بخاري توليد مي كرد كه باعث مي شد ساير گازها به گردش در آيند.محصولات تشكيل شده در اين تخليه الكتريكي در كندانسور متراكم شده و در يك لوله Uشكل و يك محفظه(مدل اقيانوس)جمع آوري ميشد.بعد از يك هفته دادن قوس الكتريكي محتويات آب آناليز شد و نتايج شگفت آوري بدست آمد.تقريبا 15 درصد كربني كه در آتمسفر بود به تركيبات آلي تبديل شده و در اقيانوس تجمع پيدا كرد.يافته هاي ديگر نشان داد كه بسياري از تركيبات مرتبط با حيات در اين آزمايش ساخته مي شدند.اين تركيبات شامل 4 آمينو اسيد( كه عموما در پروتئين ها يافت مي شوند)اوره-اسيد هاي چرب ساده متعددي بود. آزمايشات ميلر اخيرا توسط ژئوشيميست ها مورد  نقد قرار گرفته است. آنها معتقدند اتمسفر اوليه زمين كاملا با اتمسفر در نظر گرفته شده ميلر متفاوت بوده است.به هر حال كار ميلر باعث شد بسياري از محققان ديگر كار وي را تكرار كنند  و اين آزمايش گسترش يابد.به زودي مشخص شد اسيد هاي آمينه در انواع متفاوت از مخلوظ گازي توسط حرارت(حرارت كوه هاي آتشفشان)و يا تحت تشعشع ماوراء بنفش(تشعشع خورشيدي) و يا تخليه هاي الكتريكي(آذرخش)سنتز شده اند.يعني تمام آنچه كه برا ي  توليد اسيد آمينه مورد نياز بود است در آتمسفر آن زمان وجود داشته است.تخليه هاي الكتريكي از داخل مخلوط كربن مونو اكسيد-نيتروژن و آب عبور داده شد و آمينو اسيد ها و بازهاي نيتروژندار توليد شد.گرچه ميزان واكنش بسيار كند تر از واكنش اتمسفري حاوي متان-آمونياك بود  و محصولات به نسبت كمتر بود اما اين آزمايشات از اين فرضيه كه شروع شيميائي حيات مي تواند در آتمسفر اتفاق افتاده باشد پشتيباني مي كند و اثبات شد هيچ آمينو اسيدي در يك اتمسفر حاوي اكسيژن نمي تواند توليد شود.آزمايشات بسياري از دانشمندان نشان داد كه وقتي مخلوطي از گازها در معرض يك منبع انرژي قوي قرار گيرد ملكول هاي حد واسط با ميزان واكنش دهي بالا همانند سيانيد هيدروژن و وفرمالدهيد و سيانو استيلن مي تواند تشكيل شود. اين تركيبات با آب وآمونياك و يا نيتروژن واكنش داده و تشكيل ملكول هاي پيچيده تري را داده است كه شامل آمينو اسيدها –اسيد هاي چري –اوره-آلدهيدها-قند ها-باز هاي پورين و پيريميدين مي باشذد.در واقع تمام بلوك هاي ساختماني لازم براي ساخت تركيبات آلي پيچيده تر يك ماده زنده فراهم مي شود.

تشكيل پليمر ها

    نياز به تغليظ

 مر حله بعد در تكامل شيميائي عبارت از تراكم و تغليظ آمينو اسيدها و پورين ها و پيريميدين ها و قند ها و تبديل آنها به ملكول هاي درشت تري مانند پروتئين ها و اسيد هاي آمينه مي باشد.چنين تغليظي در محلول هاي رقيق به سادگي رخ نمي دهد زيرا كه حضور آب زياد باعث مي شود كه واكنش به سمت هيدروليز(تجزيه)پيش رود.مسئله تغليظ به چند صورت قابل انجام بوده است مثلا سنتز اوليه مواد در نواحي محدودي رخ داده است جائي كه غلظت مواد در آنجا بالا تر بوده است مثلا تغليظ سوپ اوليه به وسيله تبخير در درياچه ها و استخر ها و استخر هاي جزر و مدي رخ داده باشد.محلول هاي آبي رقيق را مي توان بوسيله انجماد تغليظ كرد.همانطور كه آب يخ مي زند محلول هاي آلي از يخ خالص جدا شده و محلولهاي آلي تغليظ مي شوند.اين تكنيك در مناطق شمالي ايالات متحده و كانادا براي تهيه عرق سيب از شربت سيب مورد استفاده قرار مي گيرد.وقتي كه شربت سيب يخ مي زند يك مايع باقي مي ماند كه حاوي الكل و مواد معطر بيشتر مي باشد.طبق فرضيه oparin-haldane سوپ ابندائي گرم بوده است اما شوهد زياد و در حال گسترشي نشان مي دهد كه سنتز شيميائي در يك اقيانوس سرد احتمال وقوع بيشتري نسبت به يك اقيانوس گرم داشته است.در يك اقيانوس سرد بيشتر آب يخ مي زده است و اين موضوع براي سنتز شيميائي اوليه ماده زنده به دو علت بيشتر مورد پذيرش مي باشد:

اول اينكه يخ زدن آب ملكول هاي آلي را تغليظ مي كند .

دوم اينكه در جه حرارت هاي پائين تجزيه خودبخودي تركيبات آلي و پليمر ها را كند مي كند.

راه ديگر كه ملكول هاي آلي مي توانند تغليظ شوند جذب آب بوسيله رس و مواد معدني ديگر است .رش ظرفيتي بالا براي تغليظ كردن ملكول هاي آلي از يك محلول آبي دارد.

تغليظ حرارتي روش ديگر است.بيشتر پليمريزاسيون بيولوژيكي توسط واكنش هاي دهيدراتاسيون رخ مي دهد كه در آن مونو مر ها با هم پيوند بر قرار مي كنند و آب نيز آزاد مي شود.پيوند پپتيدي يك مثال مشهور است.در سيستم هاي زنده وانش هاي دهيدراتاسيون هميشه در يك محيط آبي(سلول)و در حضور آنزيم هاي مناسب دهيدراته كننده رخ مي دهند.بدون آنزيم و انرژي برگرفته شده از ATP.ماكروملكول ها (پروتئينها و اسيد هاي نوكلئيك)به زودي در سيستم هاي زنده شكسته شده و به مونو مره اي تشكيل دهنده آن تبديل مي شوند.

يكي از راه هائي كه واكنش هاي دهيدراتاسيون در تركيبا ت ابتدائي زمين و بدون آنزيم رخ دهند تغليظ حرارتي مي باشد.ساده ترين فرم دهيدراتاسيون به وسيله جدا كردن آب از مواد به وسيله حرارت مستقيم مي باشد.براي مثال اگر يك مخلوط حاوي هر بيست آمينو اسيد وجود داشته باشد و تا 180 درجه سانتي گراد حرارت داده شود يك محصول خوبي از پلي پپتيد ها بدست خواهد آمد.سنتز حرارتي پلي پپتيد هاباعث تشكيل پروتئينوئيد هائي مي شود ه به طور وسيع توسط دانشمندان آمريكائي مورد مطالعه قرار گرفته است.وقتي پروتئينوئيد در آب مي جوشد تشكيل تعدادد زيادي اجسام كروي سخت به نام ميكروسفر مي كند.ميكروسفر هاي پروتئينوئيد داراي ويژگي هاي مشخصي در سيستم هاي زنده مي باشند.

هر كدام قطري در حدود 2 ميكرومتر دارندو از نظر اندازه و شكل شبيه باكتر يهاي كروي هستند.

ديواره خارجي آنها ظاهرا دو لايه است و داري خواص اسموتيكي و نفوذ انتخابي دارند.

ممكن است بوسيله جوانه زدن شبيه باكتري ها تكثير پيدا كنند.

معلوم نيست كه اين پروتئينوئيد ها اجداد سلول هاي اوليه بوده اند يا خير..آنها تحت شرايطي در محل كو ههاي آتشفشان بوجود آمده اند احتمالا پليمر هاي آلي در رو و يا داخل كو ههاي آتشفشان بوجود آمده اند و سپس بوسيله باران  و يا شبنم شسته شده جهت تشكيل پلي پپتيد و يا پلي نوكلئوتيد در محلول واكنش داده اند.

منشا سيستم هاي زنده

ارگانيسم هاي زنده اوليه سلول(واحد غشائي مستقل با يك سازمانبندي عملكردي پيچيده كه فعاليت خود توليدمثلي داشته اند) بوده اند.سيستم هاي شيميائي اوليه كه در ابتدا توضيح داديم فاقد اين ويژگي هاي ضروري براي ارگانيسم اوليه ميباشند.پرسش اصلي در درك منشا حيا ت اين است كه چگونه سيستم هاي شيميائي اوليه به صورت سلول هاي زنده و مستقل و با توانائي خود توليد مثلي سازماندهي شده اند.همانطور كه ديديم يك تكامل شيميائي طولي در روي زمين اوليه باعث توليد اجزاء ملكولي متفاوتي گرديده است.دانشمندان معتقدند مرحله بعد درپيدايش حيات اين است كه اسيدهاي نوكلئيك (DNAو(RNA به صورت سيستم هاي ژنتيكي ساده كه مستقيما پروتئين ها(به خصوص آنزيم ها) را سنتز مي كنند رفتار كرده اند.اين موضوع به شكل يك پارادوكس مي باشد(مانند پارادوكس مرغ و تخم مرغ):

1-چگونه اسيد هاي نوكلئيك بدون آنزيم هائي كه آنها را سنتز مي كنند بوجود آمده آند.

2-چگونه آنزيم ها بدون اسيد هاي نوكلئيكي كه مستقيما آنها را سنتز مي كنند بوجود آمده اند.

جواب به اين پارادوكس همانند پارادوكس مرغ و تخم مرغ چنين خواهد بود كه:هيچكدام اول بوجود نيامده اند بلكه آنها با هم از يك فرم ابتدائي تر بوجود آمده اند.همانطور كه dickerson1978معتقد است اولين پيش ارگانيسم ها احتمالا قطرات كلوئيدي حاوي اسيد هاي نوكلئيك همراه با پروتئين ها (احتمالا آنزيم هاي پليمراز)بوده اند.اسيد هاي نوكلئيك براي توليد پروتئين عمل مي كنند و پروتئين ها به عنوان آنزيم براي توليد اسيد هاي نوكلئيك عمل مي كنند.بنابر اين نمي توان در پيدايش حيات دوره اي را به عنوان دوره ژنهاي برهنه(بدون پروتئين)يازندگي بدون DNAدر نظر گرفت.پس از تشكيل فرم هاي مختلف و تصادفي از پروتئين وDNA   انتخاب طبيعي وارد عمل مي شودو نمونه هائي از آنها شروع به تكامل مي كنند سرعت بالاتر در مضاعف سازي و سيستم هاي موفقتر و فرم هاي كاراتر باقي ميمانندو تكامل پيدا مي كنند.