X
تبلیغات
رایتل

[A40] مرز بین زنده و غیر زنده (مارتین هنکزک) با زیرنویس پارسی

چهارشنبه 8 بهمن 1393 ساعت 11:20



مارتین هنکزک در آزمایشگاهش " پیش سلولهایی" را میسازد که حبابهای تجربی شیمائی هستند و مانند سلولهای زنده رفتار میکنند. کار او نشان میدهد که چگونه حیات برای اولین بار بر روی زمین رخ داده است .... وهمچنین شاید در جای دیگری.

اینجا ببینید (توجه :  در گزینه Subtitle   واقع در زیر فیلم ، زیرنویس  Persian  را انتخاب کنید )

البته  این ترجمه ضعیف است.


ازنظرتاریخی یک تفاوت عظیم بین آنچه که مردم از سیستمهای غیرزنده درنظر دارند وسیستمهای زنده ازطرف دیگروجوددارد. خُب ما به این  کریستال زیبا وپیچیده یک غیرزنده میگوئیم و در مقابل ، این گربه پیچیده ونسبتا زیبا را قرار میدهیم. در طی یکصدوپنجاه سال گذشته علم بنوعی این تمایز بین سیستمهای زنده وغیرزنده را تار وغیر واضح دیده است. اکنون ما درنظر میگیریم که ممکنه یک تسلسل و رابطه تسلسلی بین ایندو وجودداشته باشهاینجا یک مثال براتوم میزنم: ویروس یک سیستم طبیعیه. درسته؟ اما اون خیلی ساده است. اون درواقع همه نیازها را برآورده نمیکنه اون همه ویژگی ها ی یک سیستم زنده رانداره و درواقع یک انگل .در سایر سیستمهای زنده بمنظور تولیدمثل و تکامل.

ولی چیزی که قراره اینجا درباره اش صحبت کنیم تجربیاتی است که روی این نوع ازآخرین غیرزنده‌های از این طیف ازموجودات انجام شده است-- تجربیاتی است که روی این نوع ازآخرین غیرزنده‌های از این طیف ازموجودات انجام شده است-- که درواقع انجام آزمایشات شیمیایی در آزمایشگاه شامل مخلوط کردن اجزای غیرزنده برای ساختن ساختارهای جدید واون ساختارهای جدید ممکنه دارای برخی از ویژگی های سیستمهای زنده باشند. چیزی که درواقع من اینجا دارم درباره اش صحبت میکنم تلاش برای ایجاد نوعی از زندگی مصنوعی است.

چیزهایی که من دربارشون دارم صحبت میکنم چه چیزهایی هستند؟ ما درابتدا درنظرمیگیریم که حیات یک تنه داره. وحالا لازمه که خودرا از محیط اطراف تمیز داد. زندگی یک متابولیسم - سوخت و ساز هم داره. این یک روندی است که بوسیله اون زندگی میتونه منابع محیط را به بلوکهای سازنده تبدیل کنه که اون بتونه خودشو نگهداری کنه و خودشو بسازه. زندگی(حیات) یک سری از اطلاعات قابل انتقال به نسل بعدی داره. ما بعنوان انسان این اطلاعات را نگه داشتیم بعنوان DNAدر ژنوم (گنجینه ژنتیکی) خودمان که اون اطلاعات را به نسل بعدیمون منتقل میکنیم. اگه ما این دوتارابه هم مزدوج کنیم--بدنه و متابولیسم-- ما میتونیم به فکر یک سیستمی که بتونه شاید حرکت کنه و تولید مثل کنه بیفتیم که اگه ما این دوتا رو برای اطلاعات قابل انتقال با هم مزدوج کنیم، ما میتونیم به فکر سیستمی باشیم که بیشتر شبیه حیات باشه و شاید تکامل یافته تر. واین چیزهایی هستند که ما تلاش خواهیم کرد که درآزمایشگاه انجام بدیم و انجام برخی تجربیاتی که دارای یکی یا بیشتر ازاین ویژگیها ی حیات باشه.

 

 بسیار خوب چگونه ما اینو انجام بدیم؟ خب ما از یک سیستم مدلی استفاده میکنیم که آنرا یک پیش سلول مینامیم. شما ممکنه به این به چشم یک سلول ابتدایی نگاه کنید. این یک مدل شیمیایی ساده از یک سلول زندگی است و برای مثال اگه شما یک سلول را در بدنتون درنظربگیرید ممکنه حاوی میلیونها نوع مختلف از مولکولهایی باشند که نیاز است با هم باشند یا باهم بازی کنند در یک شبکه پیچیده از مولکولهایی باشند که نیاز است در یک شبکه پیچیده بمنظور تولید چیزی که ما آنرا" زنده" مینامیم با هم باشند و با هم کاری را انجام دهند. درآزمایشگاه چیزی که ما میخواهیم انجام بدهیم خیلی شبیه اینه اما با دهها نوع ترتیب مختلف ازمولکولها که درنتیجه با یک کاهش اساسی در پیچیدگی هنوز تلاش میکنه چیزی را تولید کنه که شبیه شبه زندگیه. وچیزی که ما انجام میدیم شروع ساده راهی است به سوی سیستمهای زنده. برای یک لحظه گفته "لدوک" را که یکصدسال پیش با توجه به نوعی زیست شماسی مصنوعی را در نظر بگیرید:

" تلفیق (سنتز) زندگی که باید برای همیشه جریان یابد کشف احساسی که ما اغلب درارتباط باموضوع میدانیم نخواهدبود." این اولین گفته اوست.که اگرما واقعا حیات رادرآزمایشگاه هایمان ایجادکنیم احتمالا قرارنیست که اصلا زندگیهامونو تحت تاثیرقراربده. "اگه ما فرضیه تکامل را قبول کنیم اولین قسمت سنتز یات باید در تولید اشکال واسطه ای بین دنیای آلی وغیرآلی باشد یا بین دنیای زنده وغیرزنده.. اشکالی که دارای فقط برخی از منسوبین ابتدایی حیات هستند." --که چیزهایی را که من بحث کردم-- "به اون جنبه دیگری استناد میکنه که به آرامی اضافه خواهند شد در زمینه توسعه بوسیله اعمال تکاملی محیط."

 خُب ما ساده شروع میکنیم و برخی ازساختارهایی را میسازیم که ممکنه برخی ازاین صفات حیات را داشته باشند وبعد ما سعی در گسترش آن بسمت اینکه بیشتر شبیه حیات بشن داریم. که ممکنه برخی ازاین صفات حیات را داشته باشند این طوری ما میتونیم شروع به ساختن پیش سلول کنیم. ما از این ایده که خودگردآوری نام داره استفاده میکنیم. اون بدین معنیه که من میتونم مخلوط کنم برخی از موادشیمیایی را با یکدیگر در یک لوله آزمایش در آزمایشگاهم واین موادشیمیایی شروع به همبستگی و واکنش بایکدیگرمیکنندو ساختارهای بزرگتر وبزرگتری میسازند. درنتیجه بترتیب دهها هزار صدها هزار از این مولکولها پیش هم خواهند آمد تا یک ساختار بزرگتری را بسازند که قبل از آن وجودنداشته. ودراین مثال ویژه چیزی که من گرفتم برخی مولکولهای غشایی بود که دراین محیط مناسب با هم مخلوط شده بودند ودرخلال چندثانیه تشکیل این ساختارهای نسبتا پیچیده و زیبا را دراینجا میده. این غشاهاازنظر ظاهری و ساختمانی خیلی به غشاهای بدن شما شبیه هستند. وهمانطور که میگن ما میتونیم از اونها برای ساختن بدنه از پیش سلولهای خودمون استفاده کنیم.

بهمین شکل ما میتونیم با سیستمهای آبی و روغنی کارکنیم. همانطور که میدانید وقتی که شما آب و روغن را روی هم میریزید با هم مخلوط نمیشوند ولی ازطریق خود گردآوری ما میتونیم یک قطره روغن را برای شکل دادن بگیریم ومیتونیم درواقع از این بعنوان یک بدنه برای ارگانیسم مصنوعی ما یا پیش سلولمون استفاده کنیم. همانطور که بعدا میبینید.

خب..اون فقط درست کردن برخی اجزای بدنه است.درسته؟ برخی معماران. در مورد سایر جنبه های سیستمهای زنده چه؟ ما اینجا بفکر این مدل پیش سلولی افتادیم که دارم نشونتون میدم. ما با یک خاک رس طبیعی بنام مونت مورینولیت شروع کردیم. این خاک رس طبیعی و گرفته شده از محیط زیست است. اون یک سطحی را که ازنظرشیمیایی فعال است را تشکیل میدهد. اون میتونه یک متابولیسم را اجرا کنه. انواع مسلم مولکولها تمایل به تجمع با خاک رس دارند.برای مثال دراین مورد RNA به رنگ قرمزنشان داده شده-که یک نسبتی از DNA داره. این یک مولکول اطلاعاتی است-- اون میتونه بمیان بیاد و شروع به تجمع در سطح خاک رس کنه. این ساختار بعدا میتونه تشکیل غشای متصل به خودشو سازماندهی بکنه که درنتیجه میتونه یک بدنه از مولکولهای مایع دورادور خودشو بسازه که برنگ سبز نشون داده شده در این نمودارکوچک.

خب.. درست ازطریق خودگرداوری ..مخلوط کردن اجسام باهمدیگه درآزمایشگاه ما میتونیم بفکر یک سطح متابولیکی با برخی مولکولهای اطلاعاتی متصل به درون غشای این بدنه باشیم.درسته؟

 

درنتیجه ما در راهی بسوی سیستمهای زنده هستیم. اما اگه این پیش سلول رو میدیدی گیج نمیشدید در مقایسه  با چیزی که واقعا زنده است؟   این واقعا بدون حیاته.زمانی میسازه واقعا کاری نمیکنه. درنتیجه چیزی ازقلم افتاده. برخی چیزها ازقلم افتادند. برای مثال اگه شما یک جریان انرژی داشتی ازطریق یک سیستم چیزی که ما میخواستیم یک پیش سلول بود که بتونه مقداری از اون انرژی را برای نگهداری خودش حفظ کنه بیشترشبیه کاری که موجودات زنده انجام میدن. درنتیجه ما بفکر یک مدل پیش سلول متفاوت افتادیم و این درواقع از مدل قبلی ساده تر بود.

دراین مدل پیش سلولی این فقط یک قطره روغن است. ولی با یک متابولیسم شیمیایی درونی که به این پیش سلول اجازه مصرف انرژی میده برای انجام کارها که بیشتر داینامیک باشه همانطور که اینجا میبینید. شما قطره را به سیستم اضافه میکنید. تین یک استخر آبه واین پیش سلول شروع به حرکت در دورتادور سیستم میکنه. شکل های قطرات روغن ازطریق خود گردآوری یک متبولیسم شیمیایی داخلی داره که میتونه انرژی مصرف کنه و این انرژی صرف بحرکت دراوردن اون در محیط میشه

 

همانطور که قبلا شنیدیم حرکت خیلی مهمه در انواع سیستمهای زنده . اون داره میگرده ومحیط شو کشف میکنه و شکل محیط شو بازسازی میکنه همانطور که میبینید بوسیله این موجهای شیمیایی که بوسیله پیش سلولها تولیدمیشن. اون داره عمل میکنه مثل یک سیستم زنده سعی درحفظ خودش داره. ما همون پیش سلول را اینجا داریم و اونو دریک تجربه دیگه بکارمیبریم وقتی حرکت کنه من میخوام کمی غذا به این سیستم اضافه کنم و شما خواهید دید اینو که آبی میشه.

خب..من کمی غذا به سیستم اضافه میکنم. پیش سلول حرکت میکنه.اون باغذا مواجه میشه. اون خودشو مجددا تنظیم میکنه و وسپس قادر به رفتن به بالاترین غلظت غذایی وتوقف دراونجا میشه. نه تنها ما این سیستمو که یک بدنه داره دارا هستیم بلکه اون دارای متابولیسمه ومیتونه انرژی مصرف کنه و حرکت کنه. اون میتونه محیط اطرافشو حس کنه و درواقع منابع راپیدا کنه در محیط برای اینکه خودشو حفظ کنه.

حالا اون مغز نداره.. سیستم اعصاب نداره.اون فقط یک کیسه شیمیاییه که قادره این رفتار شبه زندگی زیبا و پیچیده را ازخودش نشون بده. اگه ما تعداد مواد شیمیایی را بشماریم دراون سیستم درواقع شامل آب که در ظرفه ما 5 ماده شیمیایی داریم که میتونه اینو انجام بده. درنتیجه ما این پیش سلولها را درکنارهم قرار میدهیم در یک آزمایش تنها برای دیدن آنکه چه کاری آنها انجام میدهند و بسته به حالات موجود ما پیش سلولهایی را در سمت چپ داریم که دارند به اطراف حرکت میکنند ومثل اینکه سایر ساختارهارا لمس میکنند در محیط. ما از سوی دیگر دونوع پیش سلول متحرک داریم که دوست دارند دورهم دایره وار بچرخند وتشکیل نوعی رقص بدهند ..یک رقص پیچیده با همدیگه. خوب؟نه تنها هر پیش سلول رفتارهای خودشو داره ..آنچه ما تفسیرکرده ایم بعنوان رفتار دراین سیستم ، همچنین اساسا رفتار سطح جمعیتی داریم که شبیه به آنچه ارگانیسمها دارند میباشد. شما الان همگی در پیش سلولها خبره هستید ما قراره با این پیش سلولها بازی کنیم . ما قراره دونوع متفاوت بسازیم. پیش سلول A یک نوع کاملا شیمیایی درونش داره زمانی که فعال میشه پیش سلول شروع به لرزیدن میکنه..میرقصه. بیادداشته باشید اینها چیزهای ابتدایی هستند درنتیجه پیش سلولهای درحال رقص اون خیلی جالبه برای ما.

دومین نوع پیش سلول حاوی یک شیمی متفاوت در درونش است همه پیش سلولها با هم میان وبهم متصل میشوند و یک بزرگترو میسازند.درسته؟ وما این دونوع را با هم وکنارهم میگذاریم در درون اون سیستم. خب این از نوع A این جمعیت B است و سیستمو فعال میکنیم وپیش سلولهای نوع B اونهایی که آبی هستند همشون باهم میایند.بهم متصل میشوند برای ساختن یک قطره بزرگ تر و پیش سلول دیگه فقط میرقصه واین زمانی اتفاق میفته تا زمانی که تمام انرژی در سیستم مصرف بشه وسپس بازی تمام. وقتی که من این تجربه را تکرار کردم دفعات زیاد و یکبار چیز جالبی اتفاق افتاد. که من این پیش سلولهارا اضافه کردم به سیسستم و پیش سلول Aو پیش سلول B بهم متصل شدند برای تشکیل یک پیش سلول هیبریدی AB. که قبلا اتفاق نیفتاد. اینجا یک پیش سلول ABدرسیستم داریم. پیش سلول ABدوست داره برای مدتی برقصه این دوروبر مادامیکه پیش سلول B اتصال را انجام میده.

ولی بعد چیز جالبتری اتفاق افتاد. نگاه کنید زمانی که این دو پیش سلول بزرگ هیبریدی ها..بهم متصل میشن. حالا ما یک پیش سلول رقصان داریم و یک رویداد خود تولیدمثلی. درست با قطرات شیمیایی دوباره. راهی که این کارمیکنه اینه که شما اینجا یک سیستم ساده پنج شیمیایی دارید. یک سیستم ساده اینجا وقتی اونها هیبریدی میشوند شما سپس چیزی میسازید که متفاوته از قبل اون پیچیده تر از قبله و نوع دیگری از رفتار شبه زنده را میگیرید که دراینمورد تکثیر است. که دراینمورد تکثیر است.

 

درنتیجه زمانی که ما بتوانیم پیش سلولهای جالبی را بسازیم که دوست داریم رنگهای جالب و رفتارهای جالب و اونها خیلی ساده هستند برای ساختن .اونها خواص شبه زندگی جالبی دارند شاید این پیش سلولها چیزی درباره منشا حیات روی زمین دارند که به ما بگویند شاید اینها نمایان کننده یک مرحله براحتی دردسترس..یکی از اولین مراحل که با اون زندگی آغاز شد در ابتدای زمین. قطعا مولکولهایی روی زمین ظاهر شدند اما اونها نمیتوانند اون ترکیبات خالصی باشند که من با اونها در آزمایشگاهم کار کردم و بشما اون تجربیات را نشان دادم. اونها یک مخلوط پیچیده واقعی از همه نوع چیز میتوانند باشند چرا که واکنشهای شیمیایی کنترل نشده یک مخلوط متنوع از ترکیبات آلی تولید میکنند. به اون مانند یک بستر نرم پیش از ایجاد زمین فکر کنید خوب؟ و اون یک استخر است که خیلی مشکل میتوان کاملا شناختش حتی با روشهای مدرن و محصول قهوه ای رنگ مثل قطرانی که اینجاست در سمت چپ.یک ترکیب خالص در سمت راست نشان داده میشود در تضاد.

درنتیجه این شبیه به آن چیزی است که اتفاق میفته وقتی شما بلور خالص شکر را درآشپزخانه تان میگیرید اونها را در ماهی تابه میگذارید و انرژی میگذارید. گاز را روشن میکنید و شروع به ساختن یا شکستن پیوندهای شیمیایی شکر میکنید خوب؟ درست کردن یک کارامل قهوه ای اگه بگذارید اون بی قاعده بره . به شکستن پیوندهای شیمیایی ادامه میدهید وحتی یک مخلوط متنوع تر از مولکولهایی که این شکل از ماده سیاه رنگ را در تابه تان میسازد که شستنش خیلی سخته .  که اینه که چرا شبیه منشا حیات بوده است شما نیاز داشتید که حیات را از این اشغال بیرون ببرید آشغالی که نمایان میشود در ابتدای کره زمین. 4 تا 4.5 میلیارد سال پیش.   که چالش اینه که بیرون انداختن همه ترکیبات شیمیایی خالص شما در آزمایشگاه و سعی برای ساختن برخی پیش سلولها با خواص شبه حیات از این نوع از ماده اولیه.

 

درنتیجه ما قادر به دیدن خود گردان هستیم از این بدنه های قطرات روغن که ما قبلا دیده ایم و نقاط سیاه درون اونجا نمایان میسازد این نوع از قطران سیاه--این گونه متنوع خیلی پیچیده و آلی از تار سیاه. وما اونها را در یکی از این تجربیات قرار میدهیم همانطور که قبلا دیده اید و بعد ما میبینیم حرکات زنده که بیرون میاد. اونها بنظر واقعا خوب میان و حرکات خیلی زیبا و همچنین اونها برخی انواع رفتاری را مثل دایره ای که دور یکدیگر و بدنبال یکدیگرانجام میدهند مانند آنچه قبلا دیده ایم درقبل—

اما مجددا کارکردن با حالات خیلی قدیمی نه موادشیمیایی خالص. اینها همچنین این پیش سلولهای تغذیه کننده تار قادرند تا منابع را درمحیطشان قراردهند . من قراره مقداری منبع از سمت چپ اضافه کنم اینجا اون سیستم رو جدا میکنه وشما میتوانید اونو بطورواقعی ببینید. اونها خیلی با انرژی میشوند و قادر به پیدا کردن منبع در محیط شان میشوند شبیه به آنچه ما قبلا دیدیم. اما دوباره اینها انجام میشوند در حالات خیلی قدیمی و واقعا نامرتب از انواع حالات آزمایشگاهی غیراستریل. اینها پیش سلولهای خیلی کوچک خیلی کثیف هستند . اما اونها خواص شبه حیاتی دارند.نکته اینه.

درنتیجه انجام دادن این تجربیات مصنوعی حیات بما کمک میکنند تا یک مسیر بالقوه بین سیستم غیرزنده و زنده رو تعریف کنیم. اون نظر ما را وسیع میکنه که حیات چه هست وحیات ممکن چه میتواند باشد درخارج از آنجا--حیات میتونه خیلی متفاوت باشه از حیاتی که ما روی زمین میابیم. واون منو به واژه بعد هدایت میکنه که "حیات عجیب" است. این یک واژه از استیو بنراست. این در رجوع به یک گزارش استفاده میشه در سال 2007 بوسیله کنسول ملی تحقیق در ایالات متحده جایی که اونها سعی کردند که بفهمند چگونه ما میتوانیم بدنبال حیات درجایی دیگر از این جهان باشیم بخصوص اگر اون زندگی خیلی متفاوت باشه از زندگی روی زمین.اگر ما به سیاره دیگری رفتیم و فکرکردیم ممکنه اونجا هم حیات وجودداشته باشه چگونه ما حتی میتونیم اونو بعنوان حیات شناسایی کنیم؟

اونها به سه ویژگی خیلی کلی رسیدند .

 

اولیش اینکه سیستم مجبور به غیر تعادلی بودنه. این به این معنیه که سیستم نمیتونه مرده باشه ..درواقع اساسا چیزی که معنی میده اینه که یک ورودی از انرژی بسوی سیستم داره که حیات میتونه استفاده کنه و بهره ببره برای زنده ماندن خودش. این شبیه به داشتن آفتاب است روی زمین که منجر به انجام فتوسنتز وانجام اکوسیستم میشه. بدون آفتاب وجود زندگی دراین سیاره نامحتمله.

 

دوم اینکه حیات نیازداره به شکل مایع باشه این به این معناست که حتی اگه ما برخی ساختارهای جالب داشتیم یا مولکولهای جالب داشتیم یا مولکولهای جالب حتی اگه جامد یخزده بودند این مکان خوبی برای زندگی نبود.

 

سوم اینکه ما نیازداریم که قادرباشیم پیوندهای شیمیایی را بسازیم یا بشکنیم ودوباره این مهمه چرا که حیات منابع را از محیط به بلوکهای ساختمانی که بتونه خودشو حفظ کنه تبدیل میکنه

 

 امروز من به شما درباره پیش سلولهای عجیب و غریب گفتم-- بعضی شامل خاک رس و بسترنرم در زمان پیدایش زمین دراونها وبرخی که درعوض آب در داخلشون روغن دارند. اغلب اینها DNA ندارند اما هنوز خواص شبه حیات را دارا هستند. ولی این پیش سلولها این ملزومات کلی سیستمهای زنده را برآورده میکنند. با ساخت این ترکیبات شیمیایی تجارب مصنوعی حیات امید داریم نه تنها چیزهای اساسی درباره منشا حیات و وجود حیات در این سیاره را بفهمیم  بلکه حیاتی را که  ممکن است خارج  از کهکشان ما نیز وجود داشته باشد.