كيف بدأت الحياة على الأرض..؟!

يقدر عمر الأرض بــ4.5 مليار سنة، (ويقدر عمر الكون منذ الانفجار الكبير بـ 13.8 سنة، أي انه قد مر على الكون ما يقارب 9.3 مليار سنة قبل ان تبدأ الأرض بالتشكل، ومر ما يقارب مليار سنة على الأرض قبل ان تبدأ الحياة بالظهور عليها!) ويعتقد العلماء بان الحياة بدأت بالظهور في اللحظة التي أصبحت فيها بيئة الأرض مستقرة بشكل كاف لتدعم الحياة.

واقدم دليل لوجود الحياة على الأرض يعود الى مستحثات من البكتيريا الزرقاء (cyanobacteria) تعرف ب"ستروماتوليتس" (stromatolites) تم العثور عليها في استراليا ويعو تاريخها الى 3.5 مليار سنة. وهذه البكتيريا، التي ما زالت موجودة حتى أيامنا هذه ، تعتبر معقدة بيولوجيا، حيث ان لها جدار خلية يحمي الـDNA المصنع للبروتين، لذلك يعتقد العلماء ان الحياة بان الحياة يجب ان تكون قد بدأت قبل ذلك بكثير، ربما حوالي الـ3.8 مليار سنة.

وبالرغم من المعرفة التقريبية لزمن بداية الحياة على الأرض، الا ان سؤال "كيف بدأت الحياة" ما زال بعيد المنال بالنسبة للعلماء.

هناك العديد من النظريات حول أصل الحياة على الأرض (او كيف بدأت الحياة على الأرض)، ولكنه لم يتم اثبات او نفي أي من هذه النظريات، لذلك مازال لا يوجد هناك أي نظرية مقبولة بالمطلق. والاجابة على هذه القضية لن تحل أكبر الغاز الوجود فقط، ولكنها أيضا قد تكشف عن مصادر أخرى للحياة خارج الأرض.

وهناك توجهان اساسيان من الافكار حول اصل النشوء وفي داخل كل توجع هناك العديد من النظريات: التوجه الاول يقترح ان الحياة (المركبات العضوية) اصلها من مكان اخر في الفضاء (أي من خارج الارض)، بينما يقترح التوجه الثاني ان الحياة نشأت من الارض نفسها. وفيما يلي نستعرض اهم نظريات حول اصل نشوء الحياة على الارض:

 

 نظرية التبذر الشامل او "البانسبيرميا" (Panspermia):



(البانسبيرميا من اللاتينية: بان: تعني جميع، وسبيرميا: تعني بذور) وهي نظرية تقول بان بذور الحياة موجودة ومنتشرة في جميع ارجاء الكون، وتنتقل من خلال النيازك والكويكبات، وهي تفترض ان هذه الاشكال من الحياة يمكنها تحمل الظروف القاسية في الفضاء، كمثال بعض انواع البكتيريا، حيث تلتصق هذه البكتيريا في الحطام الذي ينتشر في الفضاء بعد الاصطدام بين الكواكب التي تحوي الحياة، وكذلك على الاجسام الصغيرة الموجودة في المجوعة الشمسية. وهذه البكتيريا يمكن ان تسافر لوقت طويل وهي في حالة سبات قبل ان تلتحم عشوائيا بأحد الكواكب، او قد تختلط مع كواكب اخرى في طور التشكل. وفي حال التقت هذه البكتيريا مع ظروف مثالية هلى سطح كوكب ما، تصبح هذه البكتيريا فاعلة وتبدأ عملية التطور في الاشتغال.

بعض الفحوصات الحديثة داخل المذنبات تشير انه من المرجح جدا ان الحياة بدأت في الفضاء حسب بحث نشره علماء من جامعة كارديف (Cardiff) (http://www.sciencedaily.com/releases/2007/08/070814093819.htm

 

(لكن يبرز هنا تساؤل: ان كانت الحياة اصلها من خارج الارض، فكيف نشات هذه الحياة خارج الأرض؟!)

 

نظرية التوالد التلقائي (Biopoesis):

في العلوم الطبيعية، التولد التلقائي هو دراسة كيفية بزوغ الحياة البيولوجية من مادة غير عضوية من خلال عمليات طبيعية، والطريقة التي من خلالها نشأت الحياة على الارض بهذه الطرييقة. معظم الاحماض الأمينية (amino acids )(اللبنات الاساسية للحياة) يمكنها التولد من خلال تفاعلات كيميائية طبيعية غير متصلة بالحياة كمثال تجربة ميللر-يوري (Miller–Urey experiment) (هي إحدى التجارب التي تحاكي الشروط الافتراضية التي وجدت في بدايات الارض للتحقق من حصول التطور الكيميائي. تحاول التجربة بشكل أساسي اختبار فرضية اوبارين وهالدان بأن شروط الأرض البدئية هي التي اعطت الأفضلية للتفاعلات الكيميائية التي أدت لتخليق المركبات العضوية من مركبات غيرعضوية. تعتبر هذه التجربة إحدى التجارب الكلاسيكية الأساسية في دراسة أصل الحياة، أجريت في عام 1953 من قبل ميلر وهارولد سي. يوري في جامعة شيكاغو )، بالاضافة الى تجارب مشابهة في المختبر تحاكي بعض الظروف التي كانت موجودة في بدايات تشكل الارض. هذه الاحماض الأمينية منظمة على شكل بروتينات في جميع الكائنات الحية، ويتم بناؤها بوساطة الاحماض النووية التي هي نفسها مصنعة من خلال مسارات بيوكيميائية بتحفيز من البروتينات. والتولد الذاتي يدرس أي من هذه الجزيئات العضوية نشأ اولا وشكل اول اشكال الحياة على الارض.

 

مبدأ "نشوء الكون" (Cosmogony):

 

هي اي نظرية  تهتم ببزوغ الوجود او اصل الكون، او كيفية وجود واقع من العدم. وفي السياق المتخصص بعلم الفضاء والفلك، يشير المصطلح/المبدأ الى دراسة وتشكل النظام الشمسي. والمحاولات لخلق مبدأ واقعي/طبيعي لدراسة نشاة الكون خاضعة  لنوعين من المحددات: الاول يخص فلسفة العلم والمحددات الابستملوجية للعلم نفسه، وخصوصا فيما اذا كان العلم يمكنه ان يسأل اسئلة من نوع "لماذا" وجد الكون! وإشكالية عملية اخرى هي عدم وجود نموذج فيزيائي يمكنه تفسير اللحظات الاولى في وجود الكون بسبب عدم وجود نظرية قابلة للفحص في الجاذبية الكمية/الكوانتية (quantum)، بالرغم من ان الباحثين والمنظرين لنظرية الخيوط (string theory) يعتقدون انهم يملكون صيغة المعادلات لوصفها.

 التعايش الجواني (Endosymbiosis):

وهي نظرية اول ما تم بلورتها على يد عالم النبات الروسي كنسطنطين ميرشكوفسكي (Konstantin Mereschkowski) عالم 1905. وحسب هذه النظرية فان بعض العضيات الخلوية (organelles )(إحدى البنى المتعددة ذات الوظائف المتخصصة المنتشرة ضمن تركيب الخلية) نشأت كبكتيريا حرة اخذت داخل خلية اخرى كمتعايشة جوانية. فالميتوكوندريا مثلا نشات من المتقلبات او البروتوباكتيريا (proteobacteria) (هي مجموعة رئيسية من البكتيريا وهي تشمل مجموعة واسعة من العوامل الممرضة، والبعض الآخر تعيش حرة وتشمل العديد من البكتيريا المسؤولة عن تثبيت النيتروجين). وتقترح النظرية ان اشكال متعددة من البكتيريا دخلت في علاقة تكافلية (symbiotic) لتشكل الخلية حقيقية النواة (eukaryotic cell)، فالنقل الافقي للمادة الجينية بين البكتيريا يشجع هذه العللاقة التكافلية، ولذلك فكائنات حية كثيرة منفصلة قد تكون ساهمت في بناء ما يمكن اعتباره الجد العالمي الاخير المشترك للكائنات الحية الحديثة.

التوالد التلقائي (Spontaneous Generation):

 

   بقى الناس حتى بدايات القرن التاسع عشر يعتقدون بفكرة التوالد التلقائي المستمر لأنواع معينة من الحياة من مواد غير حية. علىسبيل المثال: ان شكل معين من الحياة يكون مشتق من شكل اخر مختلف (مثلا ان النحل مشتق من الزهور)فالتصور الكلاسيكي للتوالد التلقائي يرى ان بعض اشكال الحياة المعقدة تتوالد من تحلل المواد العضوية.

 فأرسطو مثلا كان يعتقد انه يمكن الملاحظة بسهولة ان المن ينشا من الندى، والذباب من المواد العفنة، والفئران من القش القذر، والتماسيح من الجذوع المتعفنة ..وهكذا. لكن التوالد الذاتي من مادة غير حية بالنسبة لأصل الحياة تعتبر نظرية غير صحيحة حاليا. طبعا تم تكوير هذه النظرية من قبل ارسطو قبل اكثر من الفي عام وبقيت لعقود طويلة مقبولة الى ان دحضها لويس باستر (Louis Pasteur) في القرن التاسع عشر. ولكن مع ذلك فان سؤال في ما اذا كانت الحياة في اصلها نشأت من مادة غير حية يبقى سؤال مطروح حتى اليوم.

 

 نظرية الصلصال (Clay Theory):

 

 

تم تطوير نظرية الصلصال  لبحث اصل الحياة  من قبل غراهام كيرن-سميث  (Graham Cairns-Smith) من جامعة غلاسكو سنة 1985 وقد تم استخدامه كنموذج توضيحي من قبل علماء اخرين (بمن فيهم ريتشارد دوكنز).

 

وملخص هذه النظرية: ان الصلصال يتشكل طبيعيا من السيليكات (silicate) الذائبة او في محلول. وكريستالات السيليكات، كغيرها من الكريستال، تحافظ على شكل نسقها الخارجي بينما تنمو،  او عندما تنقطع عن النمو. وكتل الكريستالات ذات شكل خارجي معين ربما يمكنها ان تؤثر في بيئتها الخارجية بطريقة يمكن ان تؤثر في حظوظها في تكرار/نسخ ذاتها. فعلى سبيل المثال، فكريستالات الصلصال ذات اللزوجة العالية هي اكثر احتمالا لتكوين طمي في قاع المجرى المائي، خالقة بذلك نوع من بيئة مساعدة على المزيد من  الترسب. ويمكن تصور ان هذه التأثيرات يمكنها ان توسع من تشكيل مساحات مسطحة معرضة للهواء، حيث تجف وتتحول الى غبار تنقله الرياح، بحيث يمكن ان يسقط هذا الغبار بشكل عشوائي في مجاري جديدة، وهكذا يمكن ان تتشكل عملية فيزيائية غير عضوية وبيئة للانتخاب الطبيعي لإنتاج جديد لكريستالات الصلصال ذات الشكل اللزج.

وبعدها تحدث عملية انتحاب طبيعي لكريستالات الصلصال التي تحتجز اشكال معينة من الجزيئات على سطحها (تلك التي تزيد من امكانية تكرارها). وهنا يمكن لنموذج جزيئات عضوية أولىة (prototype)، معقدة نوعا ما، ان تحفز من خلال خصائص سطح السيليكات (silicate). وتحدث الخطوة الاخيرة عندما تشكل هذه الجزيئات المعقدة استيلاء او سيطرة جينية من خلال حاملها الصلصال، حيث تصبح مكان مستقل للتكرار او التكاثر. كلحظة تطورية يمكن فهما على انها الخطوة الاولى للتطور على الارض.
 

نظرية الخلق المتعاقب (Theory of Consecutive Creations):

 

مهدت فكرة الانقراض الى نظرية الكارثية (catastrophism) أو "الخلق المتعاقب"، وهي واحدة من اسلاف نظرية التطور. وتتلخص الفكرة في ان الارض قد تأثرت في الماضي بأحداث مفاجئة عنيفة وقصيرة الحياة، وعلى الارجح عمت هذه الاحداث جميع انحاء الارض. وهذا يعني ان المشهد الحاضر هو المفتاح للماضي، وان جميع الاشياء مستمرة كما كانت منذ بداية الخلق لكن يختلف شكلها. وحسب هذه النظرية: لان كل كارثة تدمر الحياة بشكل كامل، فان كل خلق جديد يتكون من شكل من الحياة يختلف عن سابقه. والعالمان الفرنسيان جورج كوفيه (Georges Cuvier)  واوربيني (Orbigney )كانا من ابرز الداعمين لهذه النظرية. ولكن هذه النظرية لا يدعمها الكثير اليوم.

 النظرية المادية  (Materialistic Theory):

 حسب هذه النظرية، فان اصل الحياة على الارض هو نتيجة لعملية بطيئة وتدريجية من التطور الكيميائي يعود الى تطور النواة، أي التطور على مستوى DNA  وRNA والبروتينات. نشأ موضوع التطور النووي كحقل علمي في الستينيات من علماء البيولوجيا النووية. فالبيولوجيا التطورية وعلم الوراثة السكانية سعت لفهم اكتشافات حديثة في تركيب ووظائف الاحماض النووية والبروتينات. وأحد المواضيع التي حفزت تطور هذا الحقل كان تطور وظائف الانزيمات، فاستخدام تنوع الاحماض النووية كــ"ساعة جزيئية" لدراسة تنوع الاجناس، واصل الDNA غير المشفرة (هو جزء  من DNA لا تحتوي على شفرة تعمل على إنتاج بروتين(، طبعا هذه النظرية لا تخبرنا عن ما قبل تشكل النواة، أي ما الذي حدث حتى صارة هناك شيء اسمه خلية من العدم؟!

 

نظرية التطور (Evolution):

يعود تاريخ بدأ تنوع الاجناس الى  3.5 مليار سنة تقريبا، وهو تاريخ بدء الحياة على الارض نفسها، وقد حدث هذا خلال عملية بطيئة تدريجية ثابتة على مر مليارات السنين، او بشكل سريع بين حالة طويلة ساكنة لأخرى. فالتطور (يعرف ايضا بالتطور البيولوجي او العضوي) هو عملية التغير عبر الزمن في الصفات الوراثية للكائنات، فالصفات الوراثية هي خصائص مميزة تشمل الصفات التشريحية والبيوكيميائية والسلوكية، والتي تنتقل من جيل الى آخر، فالتطور ادى الى تنوع الكائنات الحيّة، وكما وصفها شارلز داروين "اشكال لا نهائية نحو الاكثر جمالا والأكثر روعة".

وتحظى نظرية التطور اليوم باهتمام بالغ وتأييد كبير، بالرغم من الفجوات الكبيرة التي ما زالت موجودة فيها وعشرات الاسئلة التي لا تملك لها جواب، لكن الاهم من ذلك ان نظرية التطور نفسها لا تملك هي الاخرى أي جواب عن كيف بدأت الحياة على الأرض أي الشرارة الاولى (الروح) التي اشعلت الحياة في الاشياء...! ولان العلم حتى هذه اللحظة لم يستطع ان يثب او ينفي كيف بدأ الخلق، أي من اين جاءت الحياة على الارض، فتبقى نظرية الخلق (أي ان الله هو الذي خلق الحياة) نظرية قائمة ايضا (طالما ان العلم الطبيعي لم يستطع ان يثبت شيء حتى الان)، فنظرية التطور تدرس الحياة بعد بدايتها وليس لديها أي جواب من اين وكيف بدأت هذه البداية...