“بسیاری از آزمایش‌هایی که برای توضیح یک یا نشان دادن یک مرحله از منشأ حیات طراحی شده‌اند، و مربوط به یک محیط پیشازیستی قابل باور یا شامل یک دستگاه برای انجام آزمایش هستند، دست آزمایشگر به مثابهی دست خداوند برای انجام همهی تصمیمها و دستاوردها است.”
اگر میتوانستید در زمان سفر کنید، آیا دوست داشتید این کار را انجام دهید؟ میخواستید به گذشته سفر میکنید یا آینده؟
اگر این سوال از شما پرسیده شود، شرط میبندم که بسیاری از محققین منشاء حیات میخواهند به زمانی در تاریخ زمین باستان و زمانی که حیات آغاز شد سفر کنند. با توجه به وجود بسیاری از اسرار مبهم علمی پیرامون پیدایش حیات، من مطمئنم بسیاری از دانشمندانی که روی این موضوع کار میکنند، دوست دارند از نزدیک ببینند که حیات چگونه آغاز شده است.
واقعیت این است که محققان منشاء حیات از طریق سوابق فسیلی و ژئوشیمیایی در قدیمی‌ترین صخره‌های روی زمین، تا حدودی به فرآیندهای پیدایش حیات دسترسی دارند، با این حال این شواهد به آنها تنها نوعی نگاه اجمالی از کلیت آن می‌دهد.
به دلیل این محدودیتها، محققانِ منشاء حیات، باید کار خود را بیشتر در محیط‌های آزمایشگاهی انجام دهند و سعی کنند آزمونهای بی‌شماری را که فکر میکنند در فرآیند پیدایش حیات نقش مهمی داشتهاند تکرار کنند. این رویکرد که اولین بار در اوایل دهه 1950 توسط استنلی میلر Stanley Miller) ( فقید انجام شد و به نام شیمی پروبیوتیک نام گرفت، خود به یک رشتهی علمی تبدیل شده است.
شکل 1: شیمیدان استنلی میلر، در سال حدود 1980. اعتبار تصویر: ویکی پدیا
شیمی پروبیوتیک
در واقع اهداف شیمی پروبیوتیک سه جانبه است.
اثبات منشاء اصلی. هدف از این نوع آزمایش‌ها این است که در اصل تعیین کنند آیا یک فرآیند شیمیایی یا فیزیکی به طور بالقوه می‌تواند به درک یک یا چند مرحله از مسیر منشأ حیات کمک کند یا خیر.
روش مطالعات مکانیزمها. هنگامی که این فرآیندها شناسایی شدند و نشان دادند که آیا میتوانند در پیدایش حیات نقش داشته باشند، محققان آنها را به تفصیل مورد بررسی قرار میدهند تا مکانیسمهای مهم این دگرگونیهای فیزیکوشیمیایی را پیدا کنند.
ارتباط ژئوشیمیایی. شاید مهمترین هدف مطالعات پروبیوتیک تعیین ارتباط شیمیایی بین فرآیندهای فیزیکوشیمیایی باشد که پیش بینی میشود در شروع حیات نقش داشته باشند. به عبارت دیگر، فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی شناسایی و مطالعه شده در آزمایشگاه، چقدر به شرایط اولیهی زمین مرتبط میشوند؟
بدون تردید در طول 6 تا 7 دههی گذشته، محققینِ منشاء حیات در رسیدن به دو هدف اول بسیار موفق بودهاند. به جرات میتوان گفت که محققین منشاء حیات ثابت کردهاند که در اصل فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی مورد نیاز برای ایجاد حیات از طریق مسیرهای تکاملی شیمیایی به وجود آمدهاند.
اما وقتی نوبت به هدف سوم میرسد، پژوهشگران منشأ حیات این حس را دارند که دچار سرخوردگی و یا احتمالاً شکست شده‌اند.
دخالت دانشمندان در آزمایشات شیمی پروبیوتیک
در یک دنیای ایده آل، انسان به هیچ وجه نباید در هیچ تحقیق پروبیوتیکی دخالت کند. اما این ایده آل هرگز ممکن نیست. محققین خود را از روی ناچاری در مطالعات آزمایشی دخالت میدهند و همیشه برای اطمینان از اینکه نتایج این آزمایشات قابل تکرار و تفسیر هستند درگیر آنها میشوند. اگر محققان دستگاههای انجام آزمایشی را راه‌اندازی نکنند و شرایط شروع آزمایش را مهیا نکنند و مواد مناسب برای واکنشهای شیمیایی را اضافه نکنند و محصول نهایی را تجزیه و تحلیل نکنند، طبق تعریف آن آزمایش هرگز به ثمر نخواهد نشست. مهیا نمودن شرایط به دقت کنترل شده و استفاده از عناصر شیمیایی خالص برای تکرارپذیری و کسب نتایج ضروری است. در واقع این سطح از کنترل برای کسب نتایج خوب در تحقیقات پروبیوتیک، بسیار ضروری و کاملاً قابل قبول است.
با این حال وقتی نوبت به هدف سوم شیمی پروبیوتیک، یعنی ارتباط ژئوشیمیایی میرسد، شرایط بسیار کنترل شده در آزمایشگاه به یک مسئولیت تبدیل میشود. در این مورد مداخلهی دانشمندان یک امر بسیار حیاتی و تاثیرگذار در کسب نتایج صحیح است. ناگفته نماند که شرایط زمین اولیه بسیار غیر قابل کنترل، و از نظر شیمیایی و فیزیکی بسیار پیچیده بود و در واقع شرایط شیمیایی بکر و کنترل شدهی فیزیکی در آن وجود نداشت. البته محققان منشاء حیات برای نظارت بر فرآیندها و هدایت آنها به سمت هدف مورد نظر خود در آن زمان حضور نداشتند. در واقع به ندرت پیش میآید که محققان در تحقیقات شبیه‌سازی پروبیوتیک به طور کامل شرایط واقعی زمین اولیه را در آزمایشات خود در نظر بگیرند، و همچنین به ندرت پیش میآید که محققینِ منشاء حیات این محدودیتها را تصدیق کنند.
شکل 2: تکنسین یک آزمایشگاه. اعتبار تصویر: Shutterstock
این موضوع بدان معناست که بسیاری از مطالعات پروبیوتیکی که برای شبیه‌سازی فرآیندها در زمین اولیه طراحی شده‌اند، به‌دلیل مداخلهی بیش از حد دانشمندان، به ندرت پیش میآید که اعتبار بالایی داشته باشند. با این حال، همیشه هنگام بررسی نتایج یک آزمایشی مشخص نیست که دخالت دانشمندان در آن در حد مجاز و موجه بوده یا غیرموجه و غیرواقعی بوده است.
همانطور که در یکی از کتابهایم به نام “ایجاد زندگی در آزمایشگاه” (بیکر، 2011) اشاره کردهام، یکی از دلایل اصلی عدم پیشرفت در تحقیقات، به نقش آزمایشگر در انجام یک آزمایش مربوط میشود، نقشی که اغلب هنگام اعلام گزارش نتایج آزمایش تشخیص داده نمیشود. یک محقق منشأ حیات به نام کلمنس ریچرت (Clemens Richert) از دانشگاه اشتوتگارت آلمان، اکنون این نگرانی را در یک مقاله که اخیرا توسط نشریهی ارتباطات طبیعت (Nature Communications) منتشر شده تصدیق کرده است.1
همانطور که ریچرت اشاره میکند، نقش و مداخلهی محققین در ارزیابی نتایج ژئوشیمیایی، به ندرت در تحقیقات شبیه سازی پروبیوتیک به رسمیت شناخته میشود و نتایج آن به طور قطعی مبنای بررسی قرار نمیگیرد. برای رفع این مشکل، ریچرت از محققان منشاء حیات می‌خواهد که این سه کار را هنگام گزارش نتایج مطالعات پروبیوتیک خود انجام دهند.
تعداد مواردی را که محققین در آن مداخلهی دستی انجام دادهاند به صراحت بیان کنند.
سناریوی انجام آزمایش پروبیوتیکی را که برای شبیه‌سازی یک تحقیق خاص و یک فرآیند مدل‌سازی میکنید، به طور دقیق توصیف کنید.
تعداد مراحل مربوط به مداخلهی دستی را به هر طریق ممکن کاهش دهید.
با این حال، همانطور که ریچرت اشاره میکند، ارائهی یک معیار کمّی (امتیاز) برای گزارشات ژئوشیمیایی ممکن نیست و از این رو، همیشه در مورد ارتباطات ژئوشیمیایی در آزمایشات پروبیوتیک اختلاف نظرهای قانونی وجود خواهد داشت.
با این حال، توصیههای ریچرت اولین گام مهم و اساسی برای شبیه‌سازی منشاء زمین به سمت مطالعات واقعی‌تر و رویکرد محتاطانه‌تر و برای تفسیر نتایج این مطالعات نشان می‌دهد. همچنین امیدواریم این امر منجر به ارزیابی دقیقتری در مورد اهمیت این نوع مطالعات و برای تحلیل مراحل مختلف فرآیند منشاء حیات شود.
مداخله محققین و نقش خداوند
یکی از نگرانی‌هایی که ریچرت در مقاله تفسیری خود به آن پرداخته، سخت‌گیرانه بودن در بسیاری از واکنشهای فیزیکوشیمیایی است که محققان منشأ حیات را به نوعی محور تکامل شیمیایی می‌داند. همانطور که من شخصا به بررسی ایجاد حیات در آزمایشگاه میپردازم، مطالعات مکانیکی نشان میدهند که این فرآیندها اغلب به شرایط دقیق در آزمایشگاه وابسته هستند. به بیان دیگر، این فرآیندها حتی در ایده آل ترین شرایط آزمایشگاهی، فقط به دلیل دخالت انسان اتفاق میافتند. به عنوان نتیجه، این فرآیندها در زمین اولیه بیحاصل خواهند بود. در واقع آنها اغلب به شرایط شیمیایی بکر، غلظت غیرواقعی و بالای واکنش دهندهها، کنترل دقیق و منظم مواد افزودنی، دقت در تنظیم دما، pH و سطح وجود نمک و غیره نیاز دارند.
همانطور که ریچرت می‌گوید، “در طول آزمایش پرو‌بیوتیک‌ها، تشخیص اینکه چه چیزهایی جایگزین بطری‌ها، پیپت‌ها و میله‌های همزن در آزمایشگاه شیمی شده آسان نیست، چه رسد به تمیزی دست‌های شیمیدانهایی که این آزمایشات را انجام دادهاند. ( بله، اکثر ما ایدهی دخالت الهی را به راحتی نمیتوانیم قبول کنیم.)”2
متأسفانه، نزدیک به یک دهه پیش و از زمانی که به نکتهی مداخلهی محققین اشاره کردم، این ایده اغلب توسط بسیاری افراد در جامعه علمی نادیده گرفته شد و حتی بعضا مورد تمسخر قرار گرفته شده است، صرفاً به این دلیل که من جرات فکر کردن به این حقیقت را دارم که یک خالق حیات را به وجود آورده است.
حتی اگر ریچرت و بسیاری از همکارانش در جامعهی تحقیقاتی منشأ حیات، هر کاری که میتوانند برای کتمان نقش یک خالق در منشأ حیات انجام میدهند، آیا ممکن است که ابیوژنز (ایجاد حیات از یک موجود غیر زنده) به نقش و دخالت الهی نیاز داشته باشد؟
من استدلال میکنم که درک این واقعیت ناشی از نزدیک به هفت دهه کار در زمینهی شیمی پروبیوتیک، و نشان دادن مداوم تاثیر مهم محققان منشاء حیات در کسب موفقیت آنها در زمینهی تحقیقات شبیه سازی پروبیوتیک است. این نکته برای هرکسی که «درست ببیند» آشکار است که نقش محققین به عنوان یک قیاس برای تاثیر و نقش خدا عمل میکند.
People we meet and audiences we address frequently ask us for brief descriptions of the best scientific evidences for God. Depending on individual backgrounds,...
It has been described as one of the most “heated and acrimonious debates in biochemistry during the twentieth century,” and its resolution carries implications...
