آغاز حیات
آغاز حیات
مقدمه
مساله منشا حیات و چگونگی ظهور جانداران در روی کره زمین در زمره مسائلی است که از قدیمترین اعصار مورد توجه انسانها بوده و امروزه نیز به عنوان یک سوال زنده برای اذهان انسانها مطرح است. در طول تاریخ اندیشه بشر نظریههای گوناگونی در این باره ارائه شده است. نحوه نگرش و قضاوت انسانها روی این دو نکته تاثیر اساسی در شکلگیری نظریههای مرتبط با منشا حیات دارد.
حیات پدیده یا خصلتی نیست که به یکسان روی تمام هستی مادی توزیع شده باشد و یا به تعبیر دیگر در همه اشیا ، یعنی تمام تجمعهای ماده تظاهر کند. تنها بخشی از اشیاء جهان زندهاند و بین زندهها و غیر زندهها حالات بینابین یا حد واسط وجود ندارد.کالبد جانداران از یک سری عناصر و مواد تشکیل مییابد که در محیط غیر زنده نیز وجود دارند.
فرضیه پیدایش خودبخودی
منظور از پیدایش دفعی یا خلقالساعه حیات آن است که موجودات زنده میتوانند به صورت یکباره یا دفعتا از محیط غیر زنده نشات بگیرند. این فرضیه در یونان قدیم رواج گسترده داشته، ارسطو فیلسوف و دانشمند برجسته قرن سوم قبل از میلاد از معتقدین این نظریه بوده است. در میان ملل اروپایی تا اواخر قرن 18 نه تنها در میان عوام بلکه دانشمندان ، معتقدین به این نظریه اکثریت قاطع داشتند.
دلیل اصلی روی آوردن مردم به این نظریه آن بوده که در برخی از موارد موجودات زنده به صورت یکباره در محیطهایی ظاهر میشدند که قبلا موجود زنده در آنها حضور نداشته مانند پیدایش کرم در آبهای راکد و لجنزارها ، ظهور حشرات در روی شاخ و برگ درختان قبل از فرا رسیدن بهار ، پیدایش کرم در فضولات و اجساد حیوانات و .... معتقدین به نظریه پیدایش خلقالساعه باور دارند که حیات به دلیل تاثیر علل یا در نتیجه وجود شرایط خاص پدیدار میشود نه اینکه منکر تاثیر علل یا معتقد به بینیازی از شرایط و احوال خاص باشند.
فرضیه ازلی بودن حیات
این دیگر به صورت همزمان از طرف پاستور دانشمند فرانسوی و ورنادسکی دانشمند میکروبیولوژیست روسی در اواخر قرن 19 ارائه شده و علت روی آوردن به این دیدگاه رد فرضیه قبلی است. نتیجه طبیعی این نحو نگرش درباره جانداران آن است که باید پذیرفت جانداران یا حیات همیشه وجود داشته و به عبارت دیگر نقطه پدید آمدن ندارد. مفهوم واضحتر این دیدگاه آن است حیات پدیدهای نیست که نقطه مشخصی برای شروع داشته باشد بلکه پدیدهای است که از نظر زمانی بیآغاز یا ازلی است.
از جمله ایرادهایی که بر این نظریه وارد میشوند این است که اولا کره زمین یا مهد حیاتی که ما میشناسیم ازلی نیست بلکه خود زمین در یک مقطع زمانی پدید آمده است. ثانیا اگر به فرض کره زمین نیز ازلی بوده باشد شرایط کره زمین بالاخص در اولین دوره های شکلگیری به دلیل داشتن حرارت بسیار زیاد ، مناسب برای بقای جانداران نبودهاند. توجه به این نکات موجب ارائه فرضیههای دیگر شده است.
دیدگاه انتقال کیهانی
انسانها از دیر باز متوجه بودهاند که گاه و بیگاه سنگهایی که به احتمال قوی از متلاشی شدن کرات دیگر حاصل شدهاند از اتمسفر زمین میگذرند و بر روی سطح زمین سقوط میکنند. ملاحظه این مطلب ذهن برخی از انسانها را متوجه این احتمال نموده که ممکن است اولین موجودات زنده در روی این قبیل سنگها و یا در داخل شکافهای آنها به کره زمین منتقل شده باشد. از سوی دیگر در اواخر قرن 19 متخصصان فیزیک به مساله ورود ذرات یونیزه از فضای کیهانی به طرف اتمسفر زمین پی بردند.
برخی از آنها و از جمله آرنیوس فیزیکدان سوئدی این احتمال را مطرح کردند که ممکن است تخم و جوانه جانداران به دلیل اخذ حالت یونیزاسیون و همانند ذرات یونیزه به طرف کره زمین هدایت شده باشد. ایراد اساسی که بر فرضیه انتقال کیهانی وارد میشود این است که اگر این دیدگاه به فرض محال نیز درست باشد، سوال این است که حیات در کره مبدا چگونه پیدا شده است؟ به بیان سادهتر فرضیه انتقال کیهانی مساله پیدایش حیات را پاسخ نمیدهد بلکه در نهایت امر این سوال را به کره دیگری حواله مینماید.
فرضیه پیدایش تدریجی حیات
این فرضیه از طرف یک دانشمند به تنهایی ارائه نشده است بلکه عدهای از زیست شناسان از حدود 80 سال پیش بخشهای مختلف این نظریه را مطرح کردند. ارکان اصلی این فرضیه به قرار زیر است.
موجودات زنده به صورت یکباره از محیط منشا نگرفتهاند، بلکه پیدایش حیات در طی مراحل متعدد صورت گرفته است.
برای ظهور حیات ، تنها پیدایش آرایش مطلوب در عناصر کافی نبوده در نتیجه منشا مادی دارد.
انرژی لازم یا صورتهای مختلف انرژی برای برهم زدن آرایش ماده غیر زنده و ایجاد آرایش مقتضی برای ظهور حیات در روی زمین فراهم بوده است.
تکامل شیمیایی
منظومه شمسی در حدود 10 میلیارد سال پیش به صورت گوی چرخنده بسیار گرم مرکب از گازهای اتمی بوجود آمده است. خورشید هنگامی تشکیل شد بیشتر این گازها که در میان آنها اتمهای هیدروژن فزونی داشتند به سوی مرکز گوی کشانده و متراکم شدند. زمین در حدود 4.5 تا 5 سال پیش بوجود آمد و در آغاز به صورت توده تابندهای از هیدروژن و دیگر عنصرهای آزاد بود. با گذشت زمان این گازهای سطحی باهم ترکیب شده و چند ماده مرکب را بوجود آوردند که عبارت بودند از: آب ، متان ، آمونیاک ، دیاکسید کربن ، اسید سیانیدریک و مولکولهای هیدروژن.
سرانجام دمای لایههای بیرونی زمین به آن اندازه کاهش یافت که بعضی از گازها توانستند به مایع تبدیل شوند و بعضی از مایعات به جامد تبدیل شدند. سرانجام دمای زمین به درجه ای پایین آمد که برای بقای موجودات زنده مناسب بود. اما نخستین موجود زنده از کجا بر زمین آمد؟ ممکن است که مواد غیر آلی ساده تحت تاثیر انرژی تخلیههای الکتریکی اتمسفر و نیز انرژی تابشهای خورشیدی ترکیبات آلی گوناگونی را بوجود آورده باشند که در دریاهای اولیه جمع شدند. در نقطهای از جریان تکامل شیمیایی ، ممکن است که تکامل زیست شناختی آغاز شده باشد.
تکامل زیست شناختی
اگر حیات از این راه بر زمین آغاز شده باشد پس قبول اینکه رویدادهای حساس پیدایش سلول در پهنه اقیانوس به وقوع نپیوسته بلکه در امتداد سواحل اقیانوسهای اولیه رخ دادهاند. ذرات ماسه و گل رس سواحل ، سطوحی فراهم آوردهاند که مولکولهای موجود در آب اقیانوس توانستهاند روی آنها بهم بچسبد و تبخیر آب تراکم اینگونه مولکولها را افزایش داده است. حفرههای میکروسکوپی ماسه محتوی مواد آلی ساده متراکم میتوانستند زادگاههای نخستین سلولها بوده باشند. نخستین سلولها از مواد موجود بر سطح یا نزدیک به سطح سیاره زمین به صورتی خودبخودی پدید آمده باشند.
ولی آیا نخستین سلولها بر این سیاره پدید آمده است؟ بر اساس تحقیقات نظری بعضی از دانشمندان ، حیات در جای دیگر بوجود آمده و سپس سیاره زمین را که به اندازه کافی سرد شده بود اشغال کرده است. نخستین سلولها با هر خاستگاهی که داشته باشند به صورت جانداران جدیدی تکامل یافتند و شاید جالبترین نمود آنها هم همین باشد، یعنی با سر آغازی چنان کوچک توانستند صاحب سرانجامی چنین بزرگ شوند. تکامل همواره مهمترین نشان ماده زنده بوده است. و امروزه نیز این ماده زنده مدام در حال تکوین و تغییر است و هیچ گاه پایان نمییابد. مگر وقتی که آخرین جرقهاش خاموش شود.
آغاز حیات از دیدگاه قرآن
در سوره مبارکه سجده آیهای است که میرساند همان طوری که آدم ابوالبشر با نفخه الهی بوجود آمد، همه افراد بشر با همان امداد و همان افاضه که اسمش در تفسیر قرآن نفخه است بوجود میآیند. میفرماید: خدایی که هر چه آفرید، نیکو آفرید. آغاز خلقت انسان را از گل قرار داد، بعد نسل او را از خلاصه و شیره کشیده آب پست قرار داده است، سپس آن نسل را تعدیل کرد و از روح خویش در آن دمید و برای شما گوش و چشمها و دلها قرار داد. اما کم سپاسگزاری میکنید. در آیه دیگر در سوره اعراف میفرماید: شما را آفریدیم، بعد صورت بخشیدیم، بعد امر کردیم فرشتگان را برای شما خضوع کنند و فقط شیطان ابا کرد. آن کس که گفته شد برای او خضوع کنید همان است که در آیات دیگر نسبت نفخ روح را به او داده است.
تکامل جانوران
- حیات در پروتروزوئیک
آغاز پیدایش حیات را به 4600 میلیون سال قبل تخمین میزنند. به علت وسعت سنگهای دگرگونی در پروتروزوئیک آثار و بقایای موجودات کمتر باقی مانده است. در سال 1883 والوچ (Walcoh) به آثار فسیلهای آهکی با ساختمان دایرهای متحدالمرکز که از جلبکهای آهکی یا اسفنجها به حساب میآیند پی برد که بعدا به استروماتولیت معروف شدند. آثاری از مرجانها و باز و پایان مانند لینگوللا (Lingulella) و خاردارانی چون تری براکسیدیوم (Tribrachidium) متعلق به پروتروزوئیک جدید در بعضی نقاط یافت شدهاند.
- حیات در پالئوزوئیک
از نظر زیست چینهای و گسترش و تنوع موجودات زنده ، اکثریت گروههای بیمهرگان در پالئوزوئیک پسین وجود داشتهاند. مهرهداران به جز پرندگان و پستانداران نیز در این دوران ظهور نمودهاند. مهمترین گروههای بیمهرگان از جمله روزنه داران ، اسفنجها، بازوپایان ، نرمتنان ، خارپوستان ، گراپتولیتها ، بریوزوئرها در این دوران میزیستهاند.
- کامبرین
بعضی از جانورانی که در تشکیلات کامبرین مشاهده شدهاند، از این جانوران مرجانها را میتوان نام برد، خارپوستان نیز در این دوره ظهور نمودهاند، از نرمتنان وجود دوکفهایها مشکوک است و از شکم پایان هم جز چند نمونه ساده آثار بیشتری باقی نمانده است. تریلوبیتها سخت پوستان دریایی هستند که در اوایل دوران پالئوزوئیک ظاهر شده و در اواخر همین دوران از بین رفتهاند.
- اردوسین
گذر بین اردوسین و کامبرین معمولا بر اساس گراپتولیت و گونههای جدید کنودونتها تعیین شده است. گذر فوقانی این دوره با سیلورین نیز بر پایه فسیلهای گراپتولیتها و کنودونتها استوار است. سه گروه از جانوران در کامبرین ظاهر شدهاند اما تنوع و گسترش آنها مربوط به دوره اردوسین است.
این جانوران عبارتند از : بازوپایان لولادار ، گراپتولیتها و کنودونتها. فسیل مرجانهای شاخی شکل یا مرجانهای چیندار و مرجانهای تابولاتا و استروماتوپروئیدها از سازندگان ریفهای مرجانی این دوره بشمار میروند. کرینوئیدها ، بریوئیدها و بریوزوئرها نیز در این دوره ظهور نموده و گسترش یافتهاند. فسیل ماهیهای زردهدار که از نخستین مهرهداران بودهاند در رسوبات متعلق به اردوسین دیده شدهاند.
- سیلورین
گذر از این دوران با فسیل گراپتولیتی به نام گلیپتوگراپتوس مشخص شده است. علاوه بر گراپتولتها ، براکیوپودها ، مرجانها و کنودونتها نیز در این دوره گسترش و توسعه فراوان داشتهاند. تعدادی از ترلوبیتها در این دوره میزیستهاند. ظهور ماهیهای حقیقی و همچنین ماهیهای زرهدار نیز متعلق به این دوره بوده است. نخستین جانوران خشکی هم در سیلورین دیده شدهاند.
- دونین
پیشروی دریا در این دوره باعث افزایش مرجانهای روگوزا و تابولاتا که گاهی تا چندین متر بالاتر از سطح دریاوبه وسعت چند کیلومتر دیده میشوند گردید. بیمهرگان از جمله بازوپایان و دوکفهایها در این دوره فراوان بودهاند. از براکیوپودها اسپریفریده ، رینکونلیده و استروفومنیده تنوع زیادی داشتهاند.
در اوائل این دوره آمونوئیدها که نرمتنان با صدف پیچیده بودند به جای ناتیلوئیدها که صدف مستقیم داشتند فراوان شدند. گرچه دونین به نام دوره ماهیها مشهور شده است ولی تعداد گونهها در این دوره بیشتر از دورههای بعد نبوده است. اولین حشره در دونین ظهور مییابد. گراتپولیتها از بین رفتند و تریلوبیتها رو به کاهش گذاردند.
- کربونیفر
براکیوپودها ، کرینوئیدها و بریوزوئوها از فسیلهای مهم این دوره به شمار میروند. بعضی از موجودات از جمله مرجانهای تابولاتا و استروماتوپوروئیدها که دورههای قبلی قسمت مهمی از ردیفهای مرجانی را تشکیل میدادهاند در کربونیفر ناپدید شدند.
- پرمین
تریلوبیتها تقریبا در این دوره از بین رفتهاند. در پرمین آثاری از خزندگان مشهور است. بطور کلی مهرهداران پرمین با کربونیفر اختلاف زیادی نداشتهاند.
- حیات در مزوزوئیک
- تریاس
بعضی از بیمهرگان تریاس مرجانهای چهار تیغهای بودهاندکه تا اواسط دوره تریاس زندگی کرده و بعد از بین رفتهاند. در دوره تریاس خزندگان تنوع و گسترش زیاد داشتهاند. علاوه بر خزندگان خشکی ، خزندگانی هم در دریاها و کنار مردابها بسر میبردهاند. ظهور اولین حشره با دگردیسی کامل و اولین پستاندار مربوط به این دوره است.
- ژوراسیک
اولین پرندگان در ژوراسیک ظهور نمودهاند. نخستین قورباغه شبیه به انواع امروزی در این دوره ظهور نموده است. گسترش دایناسورها در این دوره زیاد است.
- کرتاسه
علاوه بر مهرهداران قبلی در اواخر دوران میانه زیستی پستانداران کوچکی به ظهور میرسند. در اواخر دوره کرتاسه دایناسورها از بین میروند.
- حیات در سنوزوئیک
دورانی است که پرندگان در هوا و پستانداران در روی زمین تنوع و گسترش یافتند و زمین خود را برای فرمانروایی انسان آماده کرد. در اواخر کرتاسه داینوسورها ، آمونوئیدها ، رودسیتها و خزندگان دریایی به کلی نابود شدند. فقط گروههایی از نرمتنان، ماهیهای استخوانی و گونههای دیگر که شبیه نمونههای عهد حاضرند باقی ماندند.
پستانداران که در ابتدای این دوره دارای جثهای کوچک بودند کامل و گسترش یافتند و به وضع کنونی در آمدند. نهنگها در این دوران ظهور و تکامل یافتند. پنگوئنها ، خوکها و شیرهای دریایی در دوره پالئوژن حضور یافتهاند. فسیل خفاشها را نیز مربوط به ائوسن دانستهاند. در دوره ائوسن جانوران سمدار ظهور یافتند.
- حیات در نئوژن
تعداد نهنگها در این دوره افزایش یافت. جانوران خشکی از قبیل گوزنها ، گاو ، زرافه ، خرس ، خوک افزایش قابل ملاحظهای یافتند. از مهمترین گونههایی که در این دوره ظهور یافتند میتوان گونههای جدید میمونها را نام برد. در طول عمر دوره نئوژن تکامل مهرهدارن و پستانداران و افزایش گونههای دیگر جانوری مثل مارها ، مرغهای آوازخوان ، قورباغهها ، خفاشها ، جوندگان ، میمونها اتفاق افتاده است.
- کواترنری
پیدایش انسان در دوره کواترنری صورت گرفته است. دوره کواترنری با توسعه فیلها ، شترها و دیگر پستانداران امروزی مشخص میگردد و بالاخره از موجودات خشکی نواحی سرد میتوان فیل ماموت را نام برد.
تکامل گیاهان
- حیات در پروتروزوئیک
اولین آثار جلبکهای آبی در بالتیک یافت شده است. شکل آن کیسهای کوچک و کوتاه است. نام این فسیل ، کورسیوم انیگماتیکم بوده و سن آن را مربوط به 3000 سال قبل میدانند. اگر تیارکها که از فسیلهای میکروسکوپی گیاهی هستند که در این زمانه شناخته شدهاند. این فسیلها در رسوبات دریایی یافت شدهاند و جزء گیاهان اولی بوده است.
- حیات در پالئوزوئیک
از گیاهان بیگل نهانزاوان آوندی در این دوران توسعه فراوان داشتهاند. گیاهان گلدار نیز در اواخر دونین و اوائل کربونیفر ظاهر نمودهاند. گیاهان خشکی از جمله نهانزاوان آوندی در دونین توسعه یافتند. به همین سبب دوران دیرینه زیستی را به اسم دوران نهانزادان آوندی مینامند. میان گیاهان سه تیره دم اسبیان ، پنجهگرگیان و پتهریدوفیتها در دونین شناخته شدهاند. رشد و توسعه گیاهان در دوره کربونیفر به حداکثر رسید. آثار توسعه زیادی در دوره کربونیفر بر جای ماندهاند.
- حیات در مزوزوئیک
نهانزاوان آوندی که در دوران پالئوزوئیک توسعه زیاد داشتند در این دوران رو به نقصان گذاشته ولی در عوض بازدانگان و نهاندانگان از گیاهان مهم این دوران به شمار میروند.
- حیات در دوره تریاس
جلبکها از مهمترین گیاهان دریایی دوره تریاس میباشند که آثار آنها در رسوبات آهکی اروپا و اطراف مدیترانه وجود دارد. نهاتراوان آوندی بخصوص سرخسها در این دوره فراوان بودهاند. لازم به ذکر است که در تریاس به علت وجود آب و هوای خشک برای رشد و توسعه گیاهان مناسب نبوده است.
- حیات در دوره ژوراسیک
رادیولرها و روزنهداران از میکروفسیلهای شاخص ژوراسیک هستند.
- حیات در دوره کرتاسه
گیاهان نهاندانه در دوره کرتاسه ظهور و توسعه یافتهاند. بنابر این تمام گروههای گیاهی از این دوره به بعد وجود دارند. آب و هوای دوره کرتاسه گرم و ملایم بوده است. وجود فسیلهای گیاهی شبیه انجیر در نواحی شمالی نشاندهنده آن است که در این دوره قسمتهای شمالی از یخ پوشیده نبوده است.
- حیات در دوران سنوزوئیک
در میان گیاهان دوران سنوزوئیک جلبکهای آهکی از اهمیت خاصی برخوردار هستند که در بیشتر رسوبات دریایی به حالت فسیل دیده شدهاند. از گیاهان تک لپه تیره نخلها و از گیاهان دولپه درختان بید ، مو ، تبریزی و انجیر به حالت فسیل شناخته شدهاند. وجود انواع گیاهان گلدار نشاندهنده تغییرات درجه حرارت در 10میلیون سال گذشته است و تعداد این گیاهان با معدل درجه حرارت رابطه مستقیم دارد. وجود گیاهان مختلف در جنوب آلاسکا بیانگر اینست که معدل حرارت سالیانه در اثر سن میانی حدود 22 درجه سانتیگراد بوده است.
- حیات در نئوژن
تغییرات آب و هوایی باعث پیدایش گروههای جدید گیاهی در خشکی شد. مثلا گیاهان علفی مثل کاهو و آفتابگردان که در آب و هوای سرد و خشک رشد میکنند، از اوائل نئوژن گسترش یافتند. از این گیاهان حدود 1300 گونه تاکنون شناخته شده است. در طول عمر دوره نئوژن مهمترین تغییرات حیاتی از قبیل گسترش چمنزارها ، علفهای هرز اتفاق افتاده است.
- کوارترنری
بطور کلی گیاهان کوارترنری شبیه به گیاهان دوره نئوژن و گیاهان امروزی بودهاند. در موقعی که یخچالها توسعه یافتهاند گیاهان مشخص سرد مانند بید و گیاهان علفی توسعه پیدا کردند. برعکس در مواقع ذوب یخچالها گیاهان نواحی گرم مانند ماگنولیا در آمریکا دیده شدهاند.
منبع:شبکه رشد