نحوه ی تماشای تلویزیون در خانواده ی ما در این چند سال کمی تغییر کرده است. تا چند سال پیش، ما هر هفته دقیقاً در ساعت خاصی دور تلویزیون جمع میشدیم تا برنامه ی مورد علاقه مان را که به طور زنده توسط یکی از شبکه های تلویزیونی پخش میشد تماشا کنیم. آن روزها باید یک هفته انتظار میکشیدیم تا بتوانیم قسمت بعدی این مجموعه را ببینیم.
اکنون، به لطف در دسترس بودن انواع راههای مختلف برای پخش، من و همسرم همه ی برنامههای تلویزیونی مورد علاقهمان را از ابتدا تا انتها، در عرض یک روز تماشا میکنیم. خجالت میکشم به این موضوع اعتراف کنم که به ندرت تلویزیون نگاه میکنیم و فکر میکنیم هر دفعه باید یک فصل کامل را پشت سرهم تماشا کنیم. در واقع روش صحیح تماشای مجموعه های سریالی این است که پس از دیدن یک قسمت، به زندگی روزمره برگردیم و تماشای قسمتهای بعدی را به زمان دیگری موکول کنیم. با این حال، ناگزیر آنقدر خودمان را درگیر میکنیم که در نهایت با از بین رفتن وقتمان، همه ی قسمتها را یکی پس از دیگری تماشا میکنیم.
یکی از برنامههایی که نتوانستیم تماشای آن را متوقف کنیم، سریال سرقت پول (Money Heist) بود (که از طریق کمپانی نتفلیکس میتوانید تماشا کنید). این سریال اسپانیایی یک داستان درام جنایی دارد که در ابتدا قرار بود در دو فصل پخش شود. . (به دلیل محبوبیتش، نتفلیکس دو فصل دیگر سفارش داد.) داستان این سریال حول گروهی از سارقان به رهبری یک استراتژیست باهوش به نام پروفسور میچرخد. پروفسور و برادرش با نام مستعار برلین، نقشهای بلندپروازانه و جسورانه برای به دست گرفتن کنترل مرکز چاپ اسکناس اسپانیا و چاپ 2.5 میلیارد یورو و سپس فرار از آنجا طراحی میکنند.
از آنجایی که نقشه ی آنها بسیار پیچیده است، پنج ماه طول میکشد تا تیم سارقین برای تصرف چند روزه ی مرکز چاپ اسکناس آماده شوند. همانطور که حدس میزنید، طرح آنها متشکل از انجام کارهای مبتکرانه، به موقع و دشوار است و باید همه چیز را به درستی کنار هم بچینند تا نقشه ی آنها موفق شود و همگی با مقدار زیادی پول نقد از آنجا خارج شوند.
اخیراً تیمی از باستانشناسان یک گنجینه کشف کردهاند که مجموعهای از بافتهای نرم جمجمه ی فسیل شده و ۷۵ میلیون سالهی یک دایناسور جوان با پوزهای اردک مانند است (Hypacrosaurus stebingeri) 1یافته های موجود در این محل، شامل بافت نرم و بقایای DNA اصلی این دایناسور بودند که بزرگترین گنج باستانشناسی به شمار میرود. چه گنج با شکوهی!
این کشف شگفتانگیز باعث میشود مردم بپرسند: چگونه ممکن است که DNA بتواند برای مدت زمان طولانی زنده بماند؟
از نظر علمی DNA نمیتواند بیش از 1 میلیون سال، که بسیار کمتر از 75 میلیون سال است زنده بماند. بنابراین، محققان موسسه ی آفرینش گرایی زمین جوان (YEC) ادعا میکنند که این کشف قانع کننده ترین دلیل برای جوان بودن زمین است و اینکه تشکیل این فسیلها ناشی از یک سیل جهانی و فاجعه انگیز (سیل نوح) است.
اما آیا ادعای آنها درست است؟
بعید است. تیمی که آن فسیل را کشف کرد، ادعا داشت مجموعهای از مکانیسمها و فرآیندها توانسته این DNA را به مدت ۷۵ میلیون سال زنده نگه دارد. برای تحقق این فرآیند کافیست مجموعهای از شرایط ایدهآل، دقیقا پشت سرهم به وقوع بپیوندند و همه چیز به درستی و کنار هم اتفاق بیفتد تا DNA در بقایای یک فسیل باقی بماند.
کشف یک بچه دایناسور
تیم باستانشناسانی که این کشف را انجام دادند، به سرپرستی مری شوایتزر (Mary Schweitzer) از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و آلیدا ام. بایلول (Alida M. Bailleul) از آکادمی علوم چین بودند و به قصد تحقیق دیگری به بقایای این DNA برخورد کرده بودند. آنها در حال بررسی فسیل تکه های جمجمه و پاهای یک هیپاکروسوروس (Hypacrosaurus) نوجوان بودند که از یک آشیانه ی متعلق به دایناسورها پیدا شده بود. به دلیل سن پایین این دایناسور، محققان امیدوار بودند که با انجام یک آزمایش دقیق و میکروسکوپی از این فسیل، مکانیزم رشد دایناسورها را کشف کنند. آنها در یکی از قطعات جمجمه، غضروف کلسیفیه را مشاهده کردند که کاملا سالم بود و به خوبی حفظ شده بود و در واقع بخشی از صفحه ی رشد در زمان حیات این بچه دایناسور بود.
صفحه ی رشد، قسمتی از یک اسکلت در حال رشد است که در آن مکانیزم، استخوان جایگزین غضروف میشود. در این اتصال غضروفی استخوانی، سلولهای غضروفی (سلول های موجود در غضروف) در لاکوناها (فضاهای موجود در بافتهای استخوانی) قرار دارند. در این فضاها سلولهای کندروسیت یک ماده ی خارج سلولی متشکل از کلاژن نوع II و گلوکزامین گلیکان ترشح میکنند. این سلول ها به سرعت تقسیم میشوند و رشد میکنند (شرایطی که هیپرتروفی نامیده میشود). در نهایت این سلولها میمیرند و این شکافها خالی میمانند، و پس از آن حفره ها از استخوان پر میشوند.
یک صفحه رشد تصویر از ویکی پدیا
تیم باستانشناسان لکه هایی را در غضروف شفاف و سالم جمجمه ی دایناسور شناسایی کردند. بررسی دقیقتر این فضاها، چندین ساختار سلول مانند را نشان میداد که شکافهای مشابهی داشتند. آنها این ساختار سلول مانند را به عنوان بقایای سلولهای غضروفی تفسیر کردند. در برخی موارد، ساختار سلول مانند به شکل دوتایی بودند که احتمالاً از مراحل نهایی تقسیم سلولی ناشی میشدند. آنها در داخل سلولهای دوتایی نقاط تیرهای مشاهده کردند که به نظر بقایای هستهها بودند. در درون این هستهها، مواد تیرهرنگی را مشاهده کردند که به شکل دراز و کاملا تراز در آمده بودند تا یکدیگر را قرینه کنند آنها این ویژگی آنها را بهعنوان بقایای کروموزومها تفسیر کردند که ساختاری متراکم در مراحل بعدی تقسیم سلولی تشکیل میدهند.
محققین با توجه به سالم ماندن بافتها به دنبال آن بودند که ببینند آیا بقایای زیست مولکولی در این ساختارهای میکروسکوپی باقی مانده است یا خیر. برای آزمایش این ایده، آنها یک تکه از فسیل را در معرض رنگ آبی آلسیان قرار دادند تا بتوانند لکههای غضروف را مشاهده کنند. این آزمایش لکه های غضروف فسیل را به تیم تحقیقاتی نشان داد و این یعنی مواد تشکیل دهنده ی بافت نرم هنوز در فسیلها باقی مانده اند.
با استفاده از آزمایش اتصال آنتی بادی (یک آزمایش تحلیلی)، تیم تحقیقاتی بقایای کلاژن II را در شکافها شناسایی کردند. علاوه بر این، محققان به عنوان اولین اقدام علمی در این زمینه، بقایای سلول مانند سلولهای غضروفی اصلی را جدا کردند. قرار دادن بقایای کندروسیت در معرض دو رنگ مختلف (PI و DAPI) باعث میشود سلولهای نزدیک هسته رنگ متفاوتی داشته باشند. این دو رنگ بین فضاهای خالی که نواحی داخلی DNA را تشکیل میدهند، قرار میگیرند. این آزمایش نشان دهنده ی وجود بقایای DNA در فسیل بود، به ویژه در مناطق تاریک سلول که به نظر می رسید هسته باشند.
دستاوردهای این یافته
این کشف به نتایج تحقیقات قبلی که بقایای بافت نرم در فسیلها را توصیف میکردند، می افزاید. این یافتهها برای باستانشناسان مثل یک گنج با ارزش اند، زیرا دریچههای جدیدی به روی زیستشناسی حیاتهای منقرض شده باز میکنند. بایلول میگوید:
این نتایج هیجانانگیز شواهدی هستند که ثابت میکنند سلولها و برخی از مولکولهای آنها میتوانند در اعماق زمان باقی بمانند. آنها معتقدند DNA میتواند برای دهها میلیون سال حفظ شود، و ما امیدواریم این تحقیقات دانشمندانی را که روی DNA موجودات باستانی کار میکنند تشویق کند تا محدودیتهای فعلی را پشت سر بگذارند و از روشهای جدید برای یافتن اسرار مولکولی بافتهای باستانی، که تا امروز ناشناخته مانده اند استفاده کنند.2
این اسرار مولکولی برای باستانشناسان جالبتر و غافلگیرکنندهتر هستند، زیرا مطالعات و مدل سازیها نشان میدهند که DNA موجودات باید در طول 1 میلیون سال به طور کامل تخریب شده باشند.
پاسخ YEC (Young Earth creationism) (آفرینش گرایی زمین جوان)
ماندگاری شگفتانگیز DNA در بقایای فسیل دایناسورها، مانند شمشهای طلا برای YEC بسیار ارزشمند است و آنها نمیخواهند دستاوردهای این گنج را رسانه ای نکنند. YECها ادعا میکنند که این یافته “آخرین امید” برای مفهوم زمان است (این دیدگاه که زمین 4.5 میلیارد سال قدمت دارد و بیش از 3.8 میلیارد سال در آن حیات وجود داشته است). برای مثال، نویسنده YEC، دیوید کاپج (David Coppedge) ، اعتقاد دارد که «حقیقت باید آشکار شود، یا DNA میتواند تا این اندازه دوام بیاورد یا استخوانهای دایناسورها آنقدر قدیمی نیستند.»33 او در ادامه اضافه میکند که «تحقیقات نشان داده برای بقای DNA موجودات زنده، محدودیت زمانی وجود دارد. آنها نمیتوانند دهها میلیون سال قدمت داشته باشند.»44 برای YECها ، این اکتشاف میتواند prima facia به عنوان اولین شواهدی باشد مبنی بر اینکه قدمت فسیل این جانداران نتیجهی یک سیل جهانی است که تنها چند هزار سال پیش رخ داده است.
با این حال، در کتاب خود به نام خون دایناسور و عصر زمین، توضیح دادهام که چرا نباید فکر کنیم تکنیکهای تاریخسنجی رادیومتری، که برای تعیین سن سنگهای زمینشناسی و فسیلها استفاده میشوند، غیرقابل اعتماد هستند. قطعیت تاریخسنجی رادیومتری به این معنی است که باید مکانیسمهایی وجود داشته باشند که بقای DNA را در بقایای فسیلی ارتقا دهند. خوشبختانه، لازم نیست منتظر پخش قسمت بعدی برنامه ی مورد علاقه مان بمانیم تا این مکانیسمها و فرآیندها را ببینیم.
مکانیسمهای حفظ بافتهای نرم در فسیلها
حتی اگر از نظر عقلی بگوییم DNA نمیتواند برای دهها میلیون سال زنده بماند، بهتر است از کلمه ی “احتمالا” استفاده کنیم. زمانی که برای یک شرکت به نام Fortune 500 در زمینهی تحقیق و توسعه کار میکردم، در تعدادی از تحقیقات مربوط به مقاومت اجسام در برابر تغییرات شیمیایی شرکت کردم. من آنجا یک درس مهم یاد گرفتم: پایداری اجسام در برابر تغییرات شیمیایی قابل پیش بینی نیست. پایداری شیمیایی مواد تحت شرایط متفاوت میتواند کاملاً متفاوت باشد، حتی اگر این تفاوت اندک باشد. Under a different set of conditions chemical stability can vary quite extensively, even if the conditions differ only slightly from the ones employed in the study.
بنابراین، اگر محققان قصد دارند تحقیقات مربوط به مدلسازی و حیات را روی DNA فسیلها انجام دهند، بهتر است قبل از اعمال آزمایشات روی فسیل دایناسور هیپاکروسور (Hypacrosaurus) احتیاط کنند. به عبارت دیگر، تنها راه برای درک مشخصات پایداری DNAها در فسیل هیپاکروسور، مطالعه ی دقیق آن تحت شرایط تافونومیک (دفن، پوسیدگی، حفظ) است، یعنی تحت همان شرایطی که به فسیل تبدیل شده است. البته، این نوع تحقیقات واقع بینانه نیست.
در واقع این محدودیت به این معنا نیست که نمیتوانیم توضیح قابل قبولی برای بقای ۷۵ میلیون ساله ی DNA، در فسیل این دایناسور ارائه دهیم. دلایلی که برای بقای DNA در این دایناسور میتوان ارائه کرد به شرح ذیل است:
⦁ به نظر میرسد که این غضروفها و سلولهای غضروفی فسیل شده به خوبی حفظ شده اند. بنابراین از نظر منطقی میتوان نتیجه گرفت مواد بافت نرم استخوان در بقایای این موجودات باقی میمانند. با فرض اینکه شرایط تافونومیکی به فرآیند فسیلسازی کمک کردهاند، اما نمیدانیم این شرایط برای حفظ سلولهای تشکیلدهندهی بافتهای نرم، از جمله DNA، نقشی داشته اند یا نه.
⦁ احتمال زنده ماندن مواد بافت نرم در غضروف بسیار بیشتر از استخوان است. منشاء ماده ی خارج سلولی که غضروف را تشکیل میدهد فاقد عروق (کانال) است، و این خاصیت باعث کاهش تخلخل و کاهش سطح آن در مقایسه با استخوان میشود. هر دوی این ویژگیها مانع دسترسی آبهای زیرزمینی و میکروارگانیسمها به مواد بافت نرم غضروف میشوند. در صفحه رشد، نسبت مواد معدنی به مواد ارگانیک، در غضروف بالاتر از استخوان است. مواد معدنی از فعالیت آنزیم ها و میکروارگانیسمهای محیطی جلوگیری میکنند. همچنین مواد معدنی از مولکولهای زیستی که بخش آلی غضروف را تشکیل میدهند محافظت میکنند، زیرا به عنوان یک عامل جذب عمل میکنند که حتی مولکولهای ضعیف را هم پایدار میکنند. همچنین، مواد معدنی میتوانند با مولکولهای زیستی پیوند متقابل ایجاد کنند. این پیوند متقاطع، سرعت تجزیه ی بیوپلیمرها را کند میکند. از آنجایی که سلولهای غضروفی در زمان مرگ این جاندار در حال تقسیم سلولی سریع بودند، بیشتر اکسیژن موجود در محیط اطراف خود را مصرف کردند. این مصرف اکسیژن، یک هیپوکسی (کمبود اکسیژن) ایجاد میکند که آسیب اکسیداتیو به بافتهای واقع در شکاف را به حداقل میرساند.
⦁ مولکولهای زیستی حفظ شده، مشابه مولکولهای اولیه و بدون تغییر نیستند، بلکه بقایای تکه تکه شده ای هستند که دستخوش تغییرات شیمیایی شده اند. حتی با اینکه مولکولها تغییر یافته و تکه تکه شده اند، بسیاری از آزمایشهایی که برای شناسایی مواد اولیه و بافتهای بدون تغییر طراحی شدهاند، نتایج مثبتی را به همراه خواهند داشت. به عنوان مثال، آزمایشات اتصال آنتی بادی که تیم تحقیقاتی برای تشخیص کلاژن II استفاده کردند، به راحتی قطعات تکه تکه شده کوچک کلاژن را تشخیص دادند. این آزمایشات به اتصال آنتی بادیها به مولکول هدف بستگی دارد. محل اتصال آنتی بادی تشکیل شده است از ناحیه نسبتاً کوچکی از مولکول هدف. این ویژگی اتصال آنتی بادی، به این معنی است که آنتی بادی های طراحی شده برای هدف قرار دادن کلاژن II ، به قطعات پپتیدی کوچکی با طول تنها چند اسید آمینه متصل میشوند، البته زمانی که از کلاژن II مشتق شده باشند.
اتصال آنتی بادی به آنتی ژن تصویر از ویکی پدیا
رنگ های مورد استفاده برای تشخیص DNA میتوانند به مناطق دو رشتهای DNA که تنها شش جفت پایه طول دارند، متصل شوند. در واقع این ویژگی به این معنی است که مولکولهای رنگ به آسانی بین پایههای مولکولهای DNA سالم قرار میگیرند و به عنوان قطعات نسبتاً کوچکی هستند که از ماده اصلی به دست میآیند.
⦁ خواص بیوشیمیایی کلاژن II و کروموزومهای متراکم، ماندگاری این پروتئین و DNA را توضیح میدهد. کلاژن مادهای که به شدت دارای پیوند تقاطعی است. پیوند تقاطعی درجه ی بالایی از پایداری را به پروتئینها میبخشد که همین امر، دلیل دوام طولانی مدت آنها در بقایای فسیلی است.
در مرحله ی بعدی تقسیم سلولی، کروموزومها (که از DNA و پروتئین تشکیل شدهاند) در یک قشر فشرده و متراکم وجود دارند. در این مرحله، DNA کروموزومی محافظت میشود و در برابر تجزیه شیمیایی بسیار مقاومتر از زمانی است که کروموزومها انتشار بیشتری دارند، همانطور که سایر مراحل چرخهی سلولی نیز در این ساز و کار وجود دارد.
به عبارت دیگر، ترکیبی از عوامل با هم کار کردند تا مجموعهای از شرایط را ایجاد کنند که قطعات کوچک کلاژن II و DNA برای مدت طولانی زنده بمانند و این مواد در محفظه ای معدنی نگهداری شوند. در این مرحله از فرآیند نگهداری، مواد میتوانند برای مدت زمان نامحدودی زنده بمانند.
پیشرفتهای تاریخی بیشتری در راه است
با این وجود، برخی افراد باور این موضوع را آسانتر میدانند که تیمی از سارقان بتوانند با ۲.۵ میلیارد یورو از مرکز چاپ اسکناس اسپانیا بیرون بروند تا اینکه DNA بتواند در فسیلهای ۷۵ میلیون ساله باقی بماند. ناباوری آنها باعث میشود مفهوم زمان طولانی را زیر سوال ببرند. با این حال، برای توضیح بقای DNA بعد از دهها میلیون سال میتوان گفت از نظر علمی اگر چندین عامل همه با هم به درستی کار کنند، این ماندگاری قابل قبول است. ظاهرا این نظریه برای این دایناسور منقار اردکی که توسط تیم شوایتزر و بایلول آن را کشف کردند، صادق باشد.
همانطور که تحقیقات اخیر نشان میدهند، اگر توالی درست رویدادها به روش درست و با زمانبندی دقیق اتفاق بیفتند، دانشمندان این فرصت را خواهند داشت تا با این کشف بزرگ قرن در زمینه ی باستانشناسی، به یکی از بزرگترین گنجینه های علمی بشر دست یابند.
It is exciting to think that more discoveries of this type are just around the corner. Stay tuned!
