اوليور ساكس
ترجمه: طاهره رنجبر
يكي از نخستين كتاب هايي كه در دوران پسربچگي خواندم داستاني بود از هربرت جورج ولز (H.G.Wells) با عنوان «نخستين انسان در ماه» (۱۹۰۱). دو مرد به نام هاي كاور (Cavor) و بدفورد (Bedford) درست پيش از سپيده دم قمري در دهانه آتشفشاني ظاهراً خشك و خالي از حيات، فرود آمدند. اما بعد با بالا آمدن خورشيد دريافتند كه اتمسفري در آنجا وجود دارد. آن ها حوضچه ها و گرداب هاي پرآب كوچك و سپس اجسام مدور خردي را يافتند كه روي زمين پخش شده بودند. يكي از آن ها گويي كه با گرماي خورشيد، ناگهان سرباز كرد و باريكه سبزي از آن نمايان شد. (كاور گفت: يك بذر. . . و سپس. . . به آرامي با خود زمزمه كرد: حيات!) آن ها تكه كاغذي را آتش زدند و روي سطح ماه انداختند. كاغذ گر گرفت و باريكه اي از دود از آن برخاست. اين اتفاق نشان مي داد كه اتمسفر علي رغم رقيق بودنش مملو از اكسيژن است و مي توانست حيات را در خود جاي دهد.
اين گونه است كه ولز پيش نيازهاي حيات: آب، نور خورشيد (منبع انرژي) و اكسيژن را مطرح مي كند. فصل هشتم كتاب ولز «صبح گاه قمري» نخستين آشنايي من با جهان اخترزيست شناسي بود.
اين كه بيشتر سيارات منظومه خورشيدي ما نمي توانند ماواي مناسبي براي حيات باشند حتي در دوران ولز هم معلوم بود. تنها جايگزين منطقي زمين مي توانست مريخ باشد كه معلوم شده بود سياره اي است جامد با اندازه اي متناسب، جاي گرفته در مداري پايدار و نه چندان دور از خورشيد و از اين رو گمان مي رفت كه محدوده تغييرات دماي سطحي آن سازگار با وجود آب مايع باشد.
اما چگونه ممكن بود كه اكسيژن آزاد در اتمسفر سياره اي پديد آيد؟
چه چيزي آن را از بلعيده شدن توسط آهن فرو (آهن دو ـ م) و ساير مواد شيميايي تشنه اكسيژن در سطح سياره حفظ مي كند.
چاره اي نيست مگر آنكه به نحوي اكسيژن در مقادير بسيار و به طور مداوم به درون اتمسفر پمپ شود تا جايي كه براي اكسيده شدن تمامي كاني هاي موجود در سطح بسنده باشد و از سوي ديگر اتمسفر را سرشار از اكسيژن نگه دارد.
|
|
Oliver Sacks عصب شناس و نويسنده ۹ كتاب است كه تازه ترين شان «عمو تنگستن: خاطرات دوران پسربچگي شيميايي» است.
|
|
|
اين مهم تنها از عهده جلبك هاي سبز ـ آبي بر مي آمد. جلبك هاي سبز ـ آبي يا سيانوباكترها اكسيژن را به درون اتمسفر زمين دميدند، فرآيندي كه بين يك تا دو ميليارد سال طول كشيد. شواهد فسيلي حاكي از آنند كه قدمت سيانوباكترها به سه و نيم ميليارد سال مي رسد. هنوز هم شماري از آن ها به طرز شگفت آوري در كنار گوشه هاي عجيب و غريب جهان نفس مي كشند و در كلني هاي بالشتك مانند عجيبي موسوم به استروماتوليت به وجود مي آورند. ديدن آن ها تجربه اي است خارق العاده در سفر به «خليج كوسه» در غرب استراليا، جايي براي شكوفايي استروماتوليت ها در آب هاي بسيار شور، جايي براي تماشاي جوشش آرام اكسيژن از آن ها و سرانجام جايي كه نشان مي دهد نحوه تغيير شكل زمين در سه ميليارد سال پيش چنين بوده است. سيانوباكترها با به دام انداختن انرژي خورشيد فتوسنتز را ابداع كردند. آن ها قادر به تركيب دي اكسيد كربن (كه به وفور در اتمسفر كنوني زمين وجود دارد) با آب براي خلق مولكول هاي پيچيده اي مانند قندها و كربوهيدرات ها بودند. آن ها اين مولكول ها را ذخيره و در موقع لزوم به مصرف مي رساندند.
اين فرآيند به عنوان محصول فرعي، اكسيژن توليد مي كند؛ محصول زايدي كه قرار بود آينده تكامل را تعيين كند.
با آنكه وجود اكسيژن آزاد در اتمسفر يك سياره نشانگر نسبتاً مطمئني براي وجود حيات است و ماده اي است كه در صورت وجود بايد به راحتي در طيف نوري سيارات خارج از منظومه شمسي يافته شود اما صرف حضورش نمي تواند پيش نياز حيات باشد. روي هم رفته سيارات حيات را بدون اكسيژن آزاد شروع كرده و ممكن است در تمام طول عمرشان بدون آن باقي بمانند.
اورگانيسم هاي بي هوازي پيش از آنكه اكسيژن در دسترس باشد، به طرز سيل آسايي از راه رسيدند و به وفور در اتمسفر زمين اوليه جاگير شدند. آن ها در كمال آرامش و بدون مزاحمت نيتروژن را به آمونياك، سولفور را به سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن را به فرمالدئيد تبديل كردند و الي آخر. بدين ترتيب اين باكتري ها قادر بودند كه تمامي تركيبات آلي مورد نيازشان را از فرمالدئيد و آمونياك بسازند.
شايد سياراتي در منظومه خورشيدي و يا جاهاي ديگري از كهكشان وجود داشته باشند كه فاقد اتمسفر اكسيژن دار اما در عين حال انباشته از موجودات بي هوازي باشند. چنين موجودات بي هوازي نيازي به زندگي در سطح سياره ندارند. آن ها مي توانند به خوبي در اعماق حفره هاي جوشان و ديگ هاي داغ مملو از سولفور به وجود آيند؛ همان كاري كه امروزه علاوه بر سطح زمين در اقيانوس ها و درياچه هاي زيرزميني نيز انجام مي دهند. (تصور مي شود كه چنين اقيانوس زيرسطحي كه در زير يك پوسته يخي به ضخامت چندين مايل پنهان شده است، در قمر مشتري موسوم به اروپا وجود داشته باشد كه هم اكنون كاوش هاي مربوط به آن يكي از اولويت هاي اخترزيست شناسي قرن حاضر است. شگفت آنكه ولز در «نخستين انسان در ماه» اين انديشه را به تصوير مي كشد كه حيات از درون يك درياي مركزي واقع در وسط ماه سرچشمه گرفته و سپس به سوي اطرافيان نامهمان نوازش پراكنده شده است).
معلوم نيست كه حيات در صورت وجود شرايط رضايت بخش بايد رو به پيشرفت داشته باشد يا نه؟ به عبارت ديگر آيا تكامل بايد اتفاق بيافتد؟ براي مثال بازوپايان، از زمان پيدايش شان در دوران كامبرين در بيش از ۵۰۰ ميليون سال پيش، تا به امروز تقريباً بدون تغيير باقي مانده اند. اما به نظر مي رسد كه نوعي نيروي رانشي اورگانيسم ها را در جهت سازمان يافته تر شدن و كارآمدتر شدن در حفظ انرژي هدايت مي كند، دست كم در مواقعي كه شرايط محيط به سرعت در حال تغيير است، آنچنان كه شرايط در دوران پيش از كامبرين نيز چنين بود. شواهد نشان مي دهند كه پروكاريوت ها نخستين موجودات بي هوازي ابتدايي زمين بوده اند. پروكاريوت ها سلول هاي كوچك و ساده اي هستند كه منحصراً از سيتوپلاسم تشكيل شده و معمولاً توسط يك ديواره سلولي محصور مي شوند و داراي حداقل ساختارهاي دروني اند. پروكاريوت ها به تدريج و با فرآيندهايي كه به آرامي با آغاز عصر يخبندان روي داد، پيچيده تر شدند و به ساختارهاي دروني مانند هسته، ميتوكندري و. . . را كسب كردند. لين مارگوليس (L.Margulis) ميكروبيولوژيست دانشگاه ماساچوست در امهرست به طرز قانع كننده اي پيشنهاد مي كند كه اين اورگانيسم هاي پيچيده موسوم به «يوكاريوت» درست زماني سروكله شان پيدا شد كه پروكاريوت هايي به درون سلول هاي ساير پروكاريوت ها راه يافتند. اين جانداران يكپارچه در ابتدا با هم همزيست شدند و بعدها به عنوان اندامك هاي ضروري ميزبانانشان دست به كار شده و سرانجام اورگانيسم هاي حاصل را قادر به مصرف چيزي ساختند كه پيش از آن يك ماده سمي خطرناك محسوب مي شد. آن ماده چيزي نبود مگر اكسيژن.
|
|
|
استرو ماتوليت ها كلني هايي سيانو باكترها يا جلبك هاي سبز آبي هستند كه ۵/۳ ميليارد سال پيش جو زمين را از اكسيژن آكنده ساختند
|
|
|
پروكاريوت ها گرچه ابتدايي اند باز هم جانداراني بسيار پيچيده با دستگاه ژنتيكي و متابوليكي قابل توجه هستند. حتي ساده ترين شان نيز بيش از ۵۰۰ پروتئين توليد مي كند و DNA شان دست كم حاوي نيم ميليون جفت باز است. از اينجا معلوم مي شود كه باز هم بايد اشكال ابتدايي تري مقدم بر پروكاريوت ها وجود داشته باشد.
شايد همان طور كه فريمن دايسون (F.Dyson)، فيزيكدان انستيتوي مطالعات پيشرفته پرينستون حدس مي زند، شايد «پيش نسل هايي» وجود داشته اند كه قادر به متابوليسم، رشد و تقسيم اما فاقد هر گونه مكانيسم ژنتيكي براي همانند سازي دقيق بوده اند. و پيش از به وجود آمدن آن ها نيز بايد ميليون ها سال از تكامل صرفاً شيميايي و ماقبل حيات، گذشته باشد ـ هزاران هزار سال سنتز فرمالدئيد و سيانيد، اسيد آمينه و پپتيد، پروتئين و مولكول هاي خود همانند ساز. شايد اين وقايع شيميايي در وزيكول هاي خرد يا گلبول هايي كه در زمان برخورد سيالات در دماهاي متفاوت با يكديگر تكوين يافته اند و شايد در حفره هاي جوشان ميان اقيانوسي درياي باستاني روي داده باشد.
حيات آن طور كه مي شناسيمش بدون پروتئين ها قابل تصور نيست و پروتئين ها از پپتيدها و پيش از آن از اسيدهاي آمينه ساخته مي شوند.
به راحتي مي توان تصور كرد كه اسيدهاي آمينه چه در نتيجه تخليه الكتريكي به وجود آمده باشند و چه توسط ستاره هاي دنباله دار و شهاب سنگ ها به زمين آمده باشند، در زمين اوليه فراوان بوده اند. اما نكته اصلي و غامض تبديل شدن از اسيدآمينه و ساير تركيبات ساده به پپتيد، نوكلئوتيد، پروتئين و تركيباتي از اين دست است. بعيد است آن طور كه داروين تصور مي كرد اين اتفاق در شماري از حوضچه هاي كوچك و داغ و يا در سطح درياهاي آغازين روي داده باشد. در حالي كه آن ها احتمالاً به شرايط غيرعادي دما و غلظت و نيز حضور كاتاليزورهاي ويژه و تركيبات پرانرژي براي ادامه اين روند نياز داشتند. كريستين دودوو (C.de Duve) زيست شيميدان دانشگاه راكفلر معتقد است كه تركيبات آلي و پيچيده سولفور در تامين انرژي شيميايي مورد نياز نقشي حياتي داشتند و احتمالاً به طور خود به خود در اوايل تاريخ زمين پديدار شدند: شايد در اعماق داغ، اسيدي و سولفوري حفره هاي كف دريا. (جايي كه بنا به اعتقاد اكثريت احتمالاً حيات از آن منشا گرفته است. )
دودوو اين جهان صرفاً شيميايي را همچون طليعه يك جهان RNAاي به تصوير مي كشد. جهاني كه بسياري آن را نماينده نخستين شكل حيات خودهمانندساز مي پندارند. به نظر او حركت از يكي به سوي ديگري هم سريع و هم اجتناب ناپذير بوده است.
دو تغيير تكاملي عمده در تاريخ ابتدايي حيات كره زمين يعني از پروكاريوت تا رسيدن به يوكاريوت و از بي هوازي تا هوازي بخش اعظم دو ميليارد سال تكامل را به خود اختصاص داده است و سپس ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ ميليون سال ديگر سپري شد تا حيات به فراتر از اشكال ميكروسكوپي ارتقا يافت و اورگانيسم هاي چندسلولي پيچيده تر پديدار شدند.
از اين رو اگر به راستي پيشينه زمين آن چيزي است كه شرح آن رفت، كسي نمي تواند انتظار يافتن هر نوع حيات عالي تري را روي سياره اي داشته باشد كه هنوز جوان است. حتي اگر حيات فرازميني پديد آمده باشد و همه چيز به خوبي پيش رود، ممكن است ميلياردها سال طول بكشد تا فرآيندهاي تكاملي آن را در مسير چند سلولي شدن به حركت درآورند.
از اين گذشته تمامي آن «مراحل» تكاملي از جمله تكامل موجودات هوشمند و خودآگاه از اشكال چندسلولي ابتدايي ممكن است در حد يك احتمال ضعيف و نااميدكننده باشد. استفن جي گولد (S.Gould) از حيات به عنوان يك پيشامد شكوهمند ياد مي كند. ريچارد داوكينز (R.Dawkins) از دانشگاه آكسفورد تكامل را به «صعود از قله ناممكن» تشبيه مي كند. حيات، از زماني كه آغاز شد، فراز و نشيب هاي بسياري را پشت سر گذاشته است: از شهاب سنگ ها و فوران هاي آتشفشاني گرفته تا گرمايش و سرمايش جهاني؛ از بن بست هاي تكاملي تا راز انقراض هاي توده اي اسرارآميز و سرانجام گرايش هاي سرنوشت ساز گونه اي همچون ما (اگر انسان خود تا آن زمان هنوز باشد. )
مي دانيم كه ميكروفسيل ها در شماري از كهن ترين صخره هاي زمين وجود دارند، صخره هايي به قدمت بيش از سه و نيم ميليارد سال. از اين رو حيات بايد بين صد تا دويست ميليون سال پس از آنكه زمين به قدر كفايت براي ايجاد آب مايع سرد شود، پديدار شده باشد. اين دگرگوني سريع و حيرت انگيز اين تصور را به ذهن متبادر مي سازد كه شايد حيات بي درنگ و به طرز اجتناب ناپذيري به محض ايجاد شرايط فيزيكي و شيميايي مناسب تكوين يافته باشد.
اما آيا مي توان تنها براساس يك مثال استدلال كرد؟ آيا كسي مي تواند با اطمينان خاطر، از سيارات زمين مانند ديگري ياد كند يا اينكه زمين از لحاظ فيزيكي، شيميايي و زمين شناختي بي همتاست؟ حتي اگر سيارات قابل سكونت ديگري هم وجود داشته باشند چه قدر احتمال آن مي رود كه حيات با هزاران سازش و وابستگي شيميايي و فيزيكي اش بار ديگر به وجود آيد؟ شايد حيات يك حادثه منحصر به فرد باشد.
تنوع عقايد در اين باره تا حد ممكن گسترده است. ژاك مونو (J.Monod) زيست شيميدان فرانسوي از حيات به عنوان يك رويداد بسيار بسيار نامحتمل ياد مي كند و پيدايش آن را در هر جاي ديگري از كيهان بعيد مي داند. و در كتابش «تصادف و ضرورت» مي نويسد كه «كيهان آبستن حيات نبود».
دودوو با اين نظر مخالف است و منشأ حيات را متشكل از مراحل متعددي مي داند كه رخ دادن بيشتر آنها در شرايط موجود از احتمال بسياري برخوردار بوده است.
دودوو نه تنها به وجود حيات تك سلولي در سرتاسر گيتي بلكه به وجود حيات هوشمند بر روي تريليون ها سياره اعتقاد دارد. اكنون ما چگونه با اين نظرات كاملاً متضاد اما به لحاظ نظري قابل دفاع كنار بياييم؟
آنچه كه لازم داريم، در واقع آنچه كه بايد داشته باشيم، شواهد محكمي است از وجود حيات در ديگر سيارات يا اجرام آسماني. مريخ در اين بين يك نامزد بديهي است. اين سياره زماني مرطوب و گرم بود با درياچه ها و حفرات هيدروترمال (آب گرم) و شايد با يك هسته مركب از آهن و رس. مالكولم والتر (M.Walter) متخصص فسيل باكتري ها كه از نخستين دوران زمين شناختي تاريخ نگاري مي كند معتقد است كه بايد در جاهايي مثل مريخ در جست وجوي حيات باشيم. اگر شواهد حاكي از آن باشد كه زماني در مريخ حيات وجود داشته، كار بعديمان اين خواهد بود كه بفهميم آيا اين شواهد اساساً از همان جا منشا گرفته اند و يا از زمين خروشان و نوپا به آنجا منتقل شده است. چنان چه بتوانيم نشان دهيم كه حيات به طور مستقل بر روي مريخ شكل گرفته (مثلاً اگر مريخ داراي نوكلئوتيدهاي DNA متفاوت از نوكلئوتيدهاي ما باشد) به يك اكتشاف باورنكردني دست يافته ايم. كشفي كه ديدگاهمان را از جهان به كلي تغيير خواهد داد و ما را قادر به درك آن خواهد ساخت. به قول پل ديويس (P.Davies) فيزيكدان، هاني «زيست دوست».
اين نگرش به جاي بمباران شدن در خلايي از اطلاعات و گرفتار آمدن بين دو قطب بي همتايي و اجتناب ناپذيري، به ما در برآورد احتمال يافتن حيات در سيارات ديگر كمك مي كند.
درست طي بيست سال گذشته حيات در مكان هاي كاملاً دور از انتظاري از سياره مان كشف شده است. جاهايي مانند تنوره هاي سياه غني از حيات در اعماق اقيانوس ها، جايي كه ارگانيسم ها در شرايطي نفس مي كشند كه زماني زيست شناسان آن را به عنوان شرايط كاملاً مرگبار ناديده مي گرفتند. حيات بسيار جان سخت تر و بسيار كشسان تر از آن چيزي است كه زماني مي پنداشتيم. اكنون به نظرم مي رسد كاملاً احتمال دارد كه ميكروارگانيسم ها يا بقايايشان در مريخ و شايد در بعضي از قمرهاي مشتري و زحل پيدا شوند.
بسيار بعيد به نظر مي آيد، خيلي بيشتر از بعيد، كه شواهدي از يك رده بالاتر از اشكال حياتي هوشمند، دست كم در منظومه شمسي خودمان بيابيم. اما چه كسي مي داند؟ با نگاهي به بي كرانگي و كهنسالي جهان، غيرقابل شمارش بودن ستارگان و سيارات آن و عدم قطعيت ما درباره منشا و تكامل حيات، نمي توان احتمال وجود حيات در جاهاي ديگر را رد كرد.
به نظر مي رسد كه سرعت فرآيندهاي تكاملي و زمين شناختي به طور باورنكردني است، حال آنكه فرآيندهاي تكنولوژيك به طرز اعجاب آوري سريع و پرشتاب اند.
كيست كه بگويد چه چيزي ممكن است وجود داشته باشد كه ما در هزار سال آينده قادر به شناخت يا كشف آن نباشيم (البته در صورتي كه بشريت باقي بماند)؟ اما از آنجايي كه من نمي توانم تا بدان موقع منتظر بمانم در مواقع ضروري به داستان هاي علمي رجعت مي كنم. به ويژه به ولز محبوبم. «صبحگاه قمري» با آنكه صد سال پيش نوشته شده است اما هنوز هم برايم تازگي يك سپيده دم نو رسيده را دارد و درست مثل وقتي كه براي اولين بار خواندمش همان طور هم تازه برايم باقي خواهد ماند. شاعرانه ترين و مهيج ترين لحظه، لحظه اي است كه سرانجام با يك حيات فرازميني مواجه مي شويم.
Natural History, Nov.2002
