پیدایش حیات، ظهور و تکامل انسان(۲)
عمر زمین
نخستین کوشش در زمینه‌ی تخمین سن زمین در قرن ۱۸ میلادی به وسیله‌ی بوفون دانشمند تاریخ طبیعی انجام گرفت. سپس در قرن ۱۹ میلادی دانشمندان با مطالعه‌ی سرعت ته‌نشین شدن مواد در کف اقیانوس‌ها و دریاها، توانستند طول دوران‌های زمین‌شناسی را توسط اندازه‌گیری ضخامت لایه‌های صخره‌ای رسوبی تعیین کنند. در قرن ۲۰ میلادی با شناختن عناصر رادیواکتیو و تجزیه آن‌ها، توانستند تعیین عمر زمین را با دلایل مستحکمی بیان کنند.
تجزیه عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم، توریم، پتاسیم و … را می‌توان وسیله‌ی اندازه‌گیری زمان قرار داد. زیرا سرعت این تجزیه در کلیه نقاط جهان و کیهان واقعا”، یک‌سان است. درجه حرارت و فشارهایی که در اعماق زمین برقرار است تنها اثر بسیار ناچیزی را بر سرعت تجزیه این مواد اعمال می‌کند.
رادیواکتیویته خاصیتی است که تنها به هسته‌ی اتم عناصر بستگی دارد. با در نظر گرفتن این‌که الکترون‌های هر اتم، هسته‌ی آن را در بر گرفته‌اند و انرژی فوق‌العاده زیادی برای گسستن پیوند این الکترون‌ها از هسته لازم است، بنابراین عوامل خارجی از قبیل حرارت، فشار، ترکیب شیمیایی و غیره که تنها تا مقیاس اتمی بر جسم اثر می‌کند، بر هسته اتم تاثیری ندارد و در نتیجه خاصیت رادیواکتیویته را تغییر نمی‌دهد.
در شرایط طبیعی، در هر نقطه زمین که ماده‌ی رادیواکتیو موجود باشد، مقدار نسبی اتم‌هایی که در عرض یک سال تجزیه شده است ثابت می‌ماند. تجزیه اورانیوم، توریم، و پتاسیم، بسیار کند است و تنها نیمی از اتم‌های این عناصر در عرض صدها و یا حتا هزاران میلیون سال تجزیه می‌شود. بنابراین چنین عناصری هنوز نیز در زمین موجود است. هر چند واضح است که این مواد حتا در بدو پیدایش زمین نیز جزو کوچکی از آن را تشکیل می‌داد.
با اندازه‌گیری تعداد اتم‌های رادیواکتیو (نیمه عمر half-life) و تعداد اتم‌هایی که حاصل عمل تجزیه بوده است، هم‌چنین با دانستن سرعت تجزیه این اتم‌ها در یک سنگ معدن، محاسبه زمان لازم برای تولید مقدار مورد مطالعه از ماده‌ی حاصل شده بسیار ساده است. به عبارت دیگر می‌توان عمر سنگ معدن را تخمین زد.
اتم اورانیم دارای دو ایزوتوپ به جرم اتمی ۲۳۵ و ۲۳۸ است. اورانیوم ۲۳۵ بسیار سریع‌تر از اورانیوم ۲۳۸ تجزیه می‌شود و به همین جهت مقدار فعلی آن در کره‌ی زمین ۱۳۹ بار کم‌تر است. هنگام پیدایش ایزوتوپ‌های اتم اورانیوم، مقدار این دو ایزوتوپ یک‌سان بود. در این شرایط، با آگاهی بر سرعت تجزیه هر دو ایزوتوپ، محاسبه مدت زمان لازم برای آن‌که مقدار اورانیوم ۲۳۵ ، ۱۳۹ بار کم‌تر از اورانیم ۲۳۸ گردد ساده است. این موضوع نشان می‌دهد که عمر زمین از ۵ میلیارد سال بیش‌تر، تجاوز نمی‌کند.
نگاهی کوتاه به تکامل زمین
در حدود ۵ میلیارد سال پیش، ماده‌ای که در حال حاضر تشکیل دهنده‌ی زمین است در شرایطی قرار داشت که برای پیدایش هسته عناصر رادیواکتیو مناسب بود. حدود چند میلیون سال بعد، این ماده با پشت سر گذاردن شرایط مختلفی، منجر به تشکیل ابر غول‌آسای در بر گیرنده خورشید گشت، که با سرعت نسبتا” زیاد به تعداد کمی اجرام بزرگ (سیارات) مبدل شد منجمله زمین ما.
تجزیه عناصر رادیواکتیو، با ایجاد حرارت توام است. حرارت به آسانی از ذرات کوچک به فضا راه می‌یافت اما هنگامی که ذرات مزبور به تشکیل توده‌ی بزرگی مانند زمین همت گمارد، حرارت، در قسمت داخلی آن انباشته شد؛ قسمتی از ماده‌ی داخلی زمین در حدود ۴ میلیارد سال پیش گداخته کرد.
مواد گداخته سبک‌تر پس از مدتی به سطح زمین روی آورد و پوسته زمین را که متشکل از صخره‌ها و مواد معدنی است تشکیل داد. این پوسته، دائما” در تغییر است. لایه‌های بالایی آن به وسیله جویبارها و رودخانه‌های آب شسته و دوباره در قعر دریاها و اقیانوس‌ها ته نشین می‌شود. لایه‌های ته‌نشین شده، بر اثر فشار حاصل از وزن خود و آب، فشرده می‌شوند و براثر فشارهای درونی زمین چین بر‌می‌دارند. قسمت‌های جدیدتری از ماده‌ی داخلی همواره به پوسته زمین راه می‌یابد، این مواد یا در درون پوسته به تدریج گرما از دست داده و سرد و سخت (مانند سنگ گرانیت) می‌شوند و یا این‌که مستقیما” وارد سطح پوسته‌ی زمین شده و جاری می‌گردند(مانند سنگ بازالت) که تشکیل کوه‌های آتش‌فشانی را می‌دهند.
مرحله فعلی تکامل زمین را می‌توان به خوبی مرحله بلوغ آن در نظر گرفت. گذشت چند هزار میلیون سال دیگر موجب سردشدن قسمت داخلی و رخت بربستن جوش و خروش از سطح این سیاره خواهد گشت.
دانش بشری، تصویر دیگری را از عمری که زمین بدان دست خواهد یافت، و آن‌چه که در آینده‌ی دوردست بدان شباهت خواهد داشت، ترسیم نموده است. در حال حاضر دانشمندان مشغول تفحص و جستجو در گذشته‌اند. زیرا این گذشته برای درک وضعیت آینده‌ی زمین دارای اهمیت شایان است.
هم اکنون دانشمندان با فرستادن ربات‌هایی به سوی سیاره‌ها و قمرهای دور دست منظومه خورشیدی اطلاعات بسیار غنی و گران‌بهایی از گذشته به دست آورده‌اند. مانند رباتی که بر سطح قمر سیاره زحل به نام تیتان فرود آمد و عکس‌هایی از دریای نفت که بر سطح این سیاره جریان دارد به زمین ارسال کرد. هم‌چنین مریخ نورد کنجکاوی که بر سطح کره مریخ با موفقیت فرود آمد عکس‌های ارزش‌مندی ارسال کرده، و نیز آزمایش‌های گوناگونی را در سطح مریخ انجام و به زمین ارسال کرده است. همه‌ی این اطلاعات مربوط به گذشته منظومه خورشیدی و چگونگی تکوین سیارات، قمرها و غیره می‌باشد.
حیات
قبل از این که حیات را مورد بررسی قرار دهیم لازم است بیان کنیم که پذیرش تکامل تدریجی موجودات زنده از هم‌دیگر برای ما بسیار سخت است. زیرا ما طبق عادت محدوده معینی از زمان یعنی طول دوران زندگی خود را در نظر می‌گیریم. در حالی که زمان لازم برای تکامل یکم؛ تدریجی و دوم این‌که بسیار طولانی – (از ابتدای تشکیل موجودات تک‌سلولی۱ تاکنون بیش از سه میلیارد سال می‌باشد.)- است. و دیگر این‌که ما عادت کرده‌ایم که محیط اطراف خود را بدون در نظر گرفتن تغییر، تجزیه و ترکیب؛ تحلیل کنیم، یعنی به ثبات و سکون بیش‌تر تمایل داریم تا تغییرات مکانیکی، شیمیایی و دیالکتیکی. با این عادت‌ها بزرگ شده‌ایم و آن‌ها را از همان دوران بچگی به وسیله‌ی شرایط محیطی‌یی که در آن رشد کرده‌ایم، در مغزمان جا داده‌اند. اکنون جدایی از آن افکار غیرعلمی دوران کودکی برایمان سخت است. و این گونه واکنش نشان می‌دهیم: مگر می‌شود؟ غیر ممکن است! انسان همین بوده که هست! هیچ چیزی تغییر نمی‌کند!
اما واقعیت آن است که ثبات وجود ندارد. همه چیز در حرکت و تغییر است. در این مدت عمر کوتاه خودمان، حرکت و تغییر ماده (طبیعت) به صورت گسترده‌ای در مقابل چشمانمان در حال انجام است. گفتیم عادت کرده‌ایم که بگوییم هیچ چیزی تغییر نکرده است. در حالی که توجه به فرسودگی و تغییرات فیزیکی و شیمیایی مواد اطراف خود را نداریم که یک تغییر بزرگ و تدریجی در حال انجام است.
بنابراین، برای این‌که مفهوم تکامل تدریجی موجودات زنده را دریابیم باید همیشه ۱- زمان طولانی، ۲- تغییر تدریجی و گاهی جهشی (تغییرات کمی به کیفی) را مدنظر داشته باشیم.
حیات چیست؟ مرز موجودات زنده با غیرزنده کدام است؟ در دیدار از نزدیک‌ترین اجرام آسمانی گیتی، انتظار روبروشدن با چه مظاهری از حیات را داریم؟ این پرسش اخیر را نمی‌توان فقط از راه مقایسه شرایط فیزیکی و شیمیایی سطح سیاره‌ها و قمرهای آن‌ها با شرایط حیات در روی کره زمین پاسخ داد. موجودات زنده خود را با شرایط خارجی که تحت آن شرایط به وجود می‌آیند و تکامل می‌یابند سازش می‌دهند. ضمنا”، آن‌ها می‌توانند این شرایط را در حوزه‌ی مکانی بسیار محدودی تغییر دهند. ناظری که این صحنه را می‌نگرد ممکن است به این نکته توجه نکند و نتیجه بگیرد که تحت این شرایط حیاتی وجود ندارد.
هر جسم آسمانی، به ویژه هر سیاره‌ای، مادامی که وجود دارد تکامل می‌یابد. و شرایطی که ما امروز بر روی آن می‌یابیم ابدا” جاودانی نیستند. در مرحله‌ی معینی از این تکامل، موقعیت برای پیدایش حیات مساعد بوده است، حیات پدیدار شد، تکامل یافت و خود را پیوسته با محیط متغیر سازگار کرد. اکنون این امکان هست که حیات در شرایطی، نامناسب برای موجودات کره‌خاکی، در سایر نقاط گیتی وجود داشته باشد.
بنابراین، پرسش ما فقط این نیست که آیا در یک جسم آسمانی معین در حال حاضر موجودات زنده‌ای مسکن گزیده‌اند یا نه، بل‌که آیا حیات در جریان تکامل خود برروی این جسم آسمانی پدیدار شده و تکامل یافته است؟
اکنون می‌دانیم که پیدایش و تکامل حیات بر روی زمین برخلاف آن‌چه که تا چند سال اخیر تصور می‌شد حادثه غریبی نبوده است. حیات، شکل ویژه و بسیار پیچیده و کاملی از حرکت و سازمان ماده است، و پیدایش آن در روی زمین یک روند طبیعی، یعنی جزء انتقال ناپذیری از تاریخ تکامل سیاره‌ی ما است.
اجرام آسمانی دیگر مانند زمین، سیر تکاملی درازی را پیموده‌اند. از نظر قیاسی تکامل ماده در گیتی را می‌توان سیستمی از راه‌های پرانشعاب تصور کرد، که شاخه‌های جداگانه‌ای از آن به شکل‌های بسیار پیچیده و کاملی از سازمان و حرکت ماده می‌انجامند. اما هیچ لزومی ندارد که این شکل‌ها را حیات نامید. حیات، یکی از شاخه‌های بی‌شمار تکامل ماده، و نتیجه‌ای از تکامل تدریجی ترکیب‌های کربن، یعنی مواد آلی است.
نخستین موادی که در روی زمین تکوین یافتند، ابتدایی‌ترین موادآلی، هیدروکربن‌ها (ترکیب‌های کربن و هیدروژن) و سیانیدها (ترکیب‌های کربن و نیتروژن) و هم‌چنین نزدیک‌ترین مشتقات آن‌ها بودند که جرم مولکولی کمی داشتند.
به تدریج این ترکیب‌ها رشد کردند و پیچیده‌تر شدند، ملکول‌های آن‌ها با هم ترکیب شده و ملکول‌های سنگین‌تری را تشکیل دادند. این پروسه (فرایند)، در آب دریاها و اقیانوس‌های اولیه کره زمین طی شد، و این آب‌ها را تبدیل به مایعی از موادآلی بسیار پیچیده و گوناگونی کرد که مشابه آن‌ها را امروز در موجودات زنده می‌بینیم. در نتیجه‌ی این تغییر و تحول “آب‌گوشت مغذی اولیه” که امروز به این نام معروف است، تشکیل شد. هنوز هیچ موجود زنده‌ای نبود که از این آب‌گوشت تغذیه کند. از حیات در روی زمین خبری نبود.
بدوی‌ترین موجودات زنده بعدها، در دوران سوم تکامل هستی یافتند، یعنی هنگامی که مواد مرکب شبه پروتئینی باهم تشکیل سیستم‌های ملکولی گوناگونی را دادند. این سیستم‌ها به صورت ساختارهای جداگانه‌ای از محلول پیرامون خود جدا شدند. تکامل تدریجی، اثر متقابل با محیط و انتخاب طبیعی منجر به پیدایش موجودات زنده اولیه گردید، و از آن انواع گوناگون حیات برروی سیاره ما نمودار شده است.
نخستین دوره اصلی تکامل ترکیب‌های کربن، در تمامی گیتی مشاهده شده است. ترکیب‌های کربن و هیدروژن یا کربن و نیتروژن را باید در روی تمام اجسام آسمانی که در حوزه‌ی مطالعه ما هستند کشف کرد. این ترکیب‌ها در سطح ستارگان از جمله خورشید، در ابرهای سردگازی و ماده غباری بین ستاره‌ای، در روی سیاره‌های بزرگ و کوچک منظومه خورشیدی، در هسته و دم ستارگان دنباله‌دار و بالاخره در شهاب‌سنگ‌هایی که از سوی فضای خارج به زمین می‌رسند یافت می‌شوند. سیر تکاملی این مواد با سیر تکاملی مواد کره خاکی ما با هم کاملا” فرق داشته‌اند، اما دوران اصلی تکامل ترکیب‌های کربن مشخص کننده‌ی همه‌ی آن‌ها است.
بنابراین، ماده کربن که لازمه‌ی پیدایش حیات، شبیه حیات زمینی است، در همه جا یافت می‌شود. تنها پرسشی که پیش می‌آید این است که چگونه این ماده در روی اجرام آسمانی تکامل یافته است؟
بیش از صد سال پیش، در ترکیب بعضی از شهاب‌سنگ‌ها هیدروکربن‌هایی با مولکول‌های از نوع موم معدنی، و نیز مشتقات گوگردی و اکسیژنی آن‌ها دیده شد. هم‌چنین موادی نظیر آن‌چه که در موجودات زنده یافت می‌شود، اخیرا” از شهاب‌سنگ‌ها جدا شده‌اند. تجربیات آزمایشگاهی نشان داده است که این مواد مستقل از حیات، و در طی یک تغییر و تحول شیمیایی هیدروکربن‌های اولیه به وجود آمده‌اند.
بعضی از شکل‌های ساختمانی حیات، که به عقیده‌ی گروهی از دانشمندان متعلق به بقایای موجودات زنده‌اند، در شهاب‌سنگ‌ها دیده شده است. اما ارتباط بین این شکل‌ها با فرایندهای حیاتی هنوز به اثبات نرسیده است. امکان دارد که این ساختارها به صورت کاملا” معدنی تکوین یافته باشند.
ادامه دارد
سهراب.ن ۲۵/۰۲/۱۳۹۴