قضايا

في صيف عام 2012 نشر البروفيسور القانوني وعالم الجيولوجيا كيسي لوسكين casey Luskin قائمة بعشر مشاكل تواجه نظرية الاختيار الطبيعي لدارون، وبعدها بفترة طُلب اليه عرض قائمة بالمشاكل الكبرى المتعلقة بالتفسيرات الكيميائية لأصل الحياة على الارض.هناك عدد هائل من المشاكل تتعلق بنظريات أصل الحياة الاولى على الارض لكن التركيز هنا فقط على المشاكل الخمس الرئيسية:

1- لا وجود لآلية عملية لتوليد الحساء البدائي:

طبقا للتفكير التقليدي السائد بين منظّري أصل الحياة، فان الحياة نشأت عبر تفاعلات كيميائية تلقائية على الارض المبكرة قبل حوالي 3 الى 4 بليون سنة. معظم المنظرين يعتقدون ان هناك العديد من الخطوات اشتركت في أصل الحياة، لكن الخطوة الاولى تطلبت انتاج الحساء البدائي – ماء في بحر من الجزيئات العضوية البسيطة برزت منه الحياة. وبينما وجود هذا "الحساء" جرى قبوله كحقيقة ثابتة لعقود، لكن هذه الخطوة الاولى في معظم نظريات أصل الحياة تواجه صعوبات علمية هائلة.

في عام 1953 قام أحد الباحثين في جامعة شيكاغو واسمه ستانلي ميلر ومعه المشرف في الكلية هارولد يوري بإجراء تجربة لغرض انتاج اللبنات الأساسية للحياة في ظل ظروف طبيعية على الارض المبكرة. هذه التجربة لكلا الباحثين قُصد بها محاكاة لصاعقة يصطدم بها البرق مع الغازات  في جو الارض المبكر. وبعد إجراء التجربة والسماح للمنتجات الكيميائية بالبقاء لفترة من الوقت،اكتشف ميلر تكوين  الأحماض الأمينية وهي القاعدة الأساسية للبروتينات .

ولعدة عقود، جرى الترحيب بهذه التجربة كونها تُظهر بأن "اللبنة الاولى" للحياة نشأت في ظروف طبيعية وواقعية مشابهة للارض، وبما ينسجم مع فرضية الحساء البدائي. ولكن ايضا كان يُعرف منذ عقود ان جو الارض المبكرة كان مختلف جذريا عن الغازات المستعملة في تجربة ميلر- يوري. ان الجو المستعمل في تجربة ميلر – يوري كان مؤلف اساسا من مركبات مثل االميثان والامونيا ومستويات عالية من الهايدروجين. علماء الجيوكيمياء يعتقدون الان ان جو الارض المبكرة لا يحتوي على كميات كافية من هذه العناصر. المنظّر في اصل الحياة ديفد ديمر يوضح في مجلة علم الاحياء المجهرية وبيولوجيا الجزيئات:

"هذه الصورة المتفائلة بدأت تتغير منذ أواخر السبعينات من القرن الماضي عندما أصبح واضحا ان جو الارض الاولى كان بركانيا في الأصل، مركب بشكل كبير من ثاني اوكسيد الكاربون والنيتروجين بدلا من مزيج من الغازات  التي افترضها نموذج ميلر- يوري. ثاني اوكسيد الكاربون لا يساعد مجموعة غنية بالمسارات التركيبية التي تقود الى جزيء بسيط محتمل او monomers".

وكذلك في مقالة في مجلة العلوم "اعتمد ميلر ويوري على جو  فيه الجزيئات غنية بذرات الهايدروجين. وكما أظهر ميلر لاحقا، هو لم يستطع صنع اشياء حية في جو مؤكسد(فيه اوكسجين). المقالة أعلنت بشكل واضح:  ان"الجو المبكر لايشبه ابدا الموقف لدى ميلر – يوري". وبالانسجام مع هذا، لم تكشف الدراسات الجيولوجية دليلا عن وجود الحساء البدائي.

هناك اسباب جيدة للاعتقاد بعدم إحتواء جو الارض المبكرة على تركيز عالي من الميثان والامونيا والغازات الاخرى. جو الارض الاول يُعتقد انه جاء من إطلاق الغازات من البراكين، والمركب الناتج من غازات البراكين تلك ارتبط بنسب كيميائية لغطاء الارض الداخلي. الدراسات الكيميائية وجدت ان النسب الكيميائية لغطاء الارض كانت في الماضي هي ذاتها كما هي الان. لكن اليوم، الغازات البركانية لا تحتوي على الميثان والأمونيا .

وفي ورقة في رسائل علم الارض والكواكب وجدت ان النسب الكيميائية لباطن الارض كانت بالضرورة ثابتة عبر تاريخ الارض وهو ما يقود الى استنتاج بان "الحياة ربما وجدت اصولها في بيئات اخرى او بآليات اخرى". وهكذا يكون الدليل قوي جدا ضد التوليفة ما قبل الحيوية للّبنة الحياة الاساسية لدرجة ان دراسات الفضاء عام 1990 لمجلس البحوث الطبيعية نصحت محققي أصل الحياة ليعيدوا اختبار التركيبة البايولوجية في ظل بيئة الارض البدائية التي كشفت عنها النماذج الحالية للارض المبكرة. وبسبب هذه الصعوبات، أهمل بعض كبار المنظّرين نموذج ميلر – يوري و نظرية "الحساء البدائي" . في عام 2010، أعلن البايوكيميائي نك لين Nick Lane في كلية لندن الجامعية بان نظرية الحساء البدائي "لا تحمل ماءً" وقد تجاوزت تاريخ صلاحيتها. بدلا من ذلك، هو يقترح ان الحياة نشأت في ممرات مائية حرارية تحت البحر. لكن كلا الفرضيتين الحساء البدائي والممرات الحرارية تواجهان مشكلة اخرى كبيرة.

المشكلة 2: تكوين مركب كيميائي (polymers) يتطلب تركيبة جافة

لنفترض ان هناك طريقة لإنتاج جزيئات عضوية بسيطة في الارض المبكرة. ربما نشأت من حساء طبيعي او ظهرت قرب بعض الفتحات الحرارية. مهما كانت الطريقة، يجب على منظّري أصل الحياة توضيح كيف ارتبطت الأحماض الامينية او الجزيئات العضوية الاخرى الهامة لتشكل سلسلة طويلة من مركب البوليمير مثل البروتينات او RNA.

كيميائيا، آخر مكان ربما انت تريد ان تربط  فيه الاحماض الامينية الى سلسلة سيكون بيئة مائية شاسعة مثل "الحساء البدائي" او تحت الماء قرب الفتحات الحرارية. وكما تؤكد الاكاديمية الوطنية للعلوم، "اثنان من الاحماض الامينية لايرتبطان تلقائيا في الماء، وانما رد الفعل المقابل  هو تفضيل الديناميكية الحرارية. بكلمة اخرى، الماء يحلل سلسلة البروتين الى احماض امينية او الى مكونات اخرى، جاعلا من الصعب جدا انتاج بروتينات في الحساء البدائي.

مشكلة 3: فرضية RNA العالمية تفتقر للدليل المؤكد

دعنا نفترض مرة اخرى، ان البحر البدائي الممتلئ باللبنات الاساسية للحياة هو موجود حقا في الارض المبكرة، وشكّل بطريقة ما بروتينات وجزيئات عضوية معقدة اخرى. منظّرو أصل الحياة يعتقدون ان الخطوة القادمة في أصل الحياة هي – مصادفة تامة – جزيئات اكثر واكثر تعقيدا تشكلت حتى بدأ بعضها بالاستنساخ الذاتي . من هنا هم يعتقدون انطلاق مسؤولية الاختيار الطبيعي الداروني، مفضلا تلك الجزيئات التي هي اكثر قدرة على الاستنساخ. بالنهاية، هم يفترضون، انه اصبح حتميا ان تلك الجزيئات سوف تطوّر آلات معقدة مثل تلك المستعملة في الكود الجيني حاليا – لتعيش وتتكاثر.

هل استطاع المنظرون الحديثون توضيح كيف حدث هذا الجسر الخطير والحاسم من كيمياء خاملة غير حية الى أنظمة جزيئات تُستنسخ ذاتيا؟ كلا ابدا . في الحقيقة، حتى ميلر اعترف بصعوبة توضيح هذا في مجلة إكتشف Discover Magazine:

" اول خطوة، هي عمل مركب المونومور ، ذلك سهل. نحن نفهم هذا جيدا. لكن بعد ذلك عليك ايجاد اول بوليمور يُستنسخ ذاتيا. ذلك جدا سهل، هو يقول، بسخرية. مثلما من السهل عمل نقود من سوق الاوراق المالية – كل ما عليك تشتري بسعر أقل وتبيع بسعر أعلى. لا احد يعرف كيف تم ذلك".

اكثر الفرضيات البارزة في اصل الحياة تسمى RNA world(فرضية عالم الحمض النووي). في الخلايا الحية، المعلومات الجينية تُحمل بواسطة الـ DNA ومعظم الوظائف الخلوية تتم بواسطة البروتينات. لكن RNA هي قادرة على الاثنين حمل المعلومات الجينية وتحفيز بعض التفاعلات البايوكيميائية. وبالنتيجة، بعض المنظرين يفترضون ان اولى الحياة ربما استعملت الـ RNA وحدها لتقوم بكل هذه الوظائف.

لكن هناك العديد من المشاكل في هذه الفرضية. احداها، ان أول جزيئات RNA كان يجب ان تنشأ بعمليات غير بايوكيميائية. لكن الـ RNA لا يُعرف انها تتجمع بدون مساعدة كيميائي ماهر مختبريا في توجيه العملية. الكيميائي من جامعة نيويورك روبرت شابيرو Robert Shapiro انتقد جهود اولئك الذين حاولوا عمل RNA في المختبر قائلا: "العيب هو في المنطق – افتراض ان هذا التحكّم التجريبي من جانب الباحثين في مختبر حديث كان موجودا في بدايات الارض".

ثانيا: بينما RNA تبيّن انها تؤدي عدة أدوار في الخلية، لكن لا وجود هناك لدليل بانها يمكن ان تؤدي كل الوظائف الخلوية الضرورية التي تُنفذ الآن بواسطة البروتينات.

ثالثا: فرضية الـ RNA  العالمية لا يمكنها توضيح أصل المعلومات الجينية. أنصار الـ RNA العالمية يقترحون انه اذا كانت اول حياة مستنسخة ذاتيا مرتكزة على الـ RNA ذلك سيتطلب جزيء بين 200 و 300 من جزيء الـ nucleotides (الحجر الاساس في الاحماض النووية) في الطول. غير انه لم تُعرف هناك قوانين كيميائية او فيزيائية تملي نظاما لتلك الجزيئات. لتوضيح ترتيب النيكلوتايد في اول جزيء من RNA المستنسخ ذاتيا، يجب ان يثق الماديون باحتمال قليل جدا. لكن الغرابة في تحديد 250 نيكلوتايد على سبيل المثال  في جزيء الـ RNA بالصدفة هو دون عتبة الاحتمالية الكونية بواحد في  10150 ، وهو التعبير الذي يصف أحداثا لا تقع الاّ باحتمال ضعيف جدا ضمن تاريخ الكون او يمكن اعتبارها غير ممكنة. شابيرو يعبر عن المشكلة بالطريقة التالية:

"الظهور المفاجئ لجزيء مستنسخ ذاتيا مثل RNA هو غير محتمل بدرجة كبيرة ... الاحتمالية صغيرة جدا الى حد الضآلة لدرجة ان حدوثها مرة واحدة في أي مكان من الكون المرئي سيُعتبر جزءاً من حظ استثنائي".

رابعا: وهي الاكثر جوهرية ان فرضية RNA العالمية لايمكنها توضيح أصل الكود الجيني ذاته. لكي تتطور الـ RNA الى حياة مرتكزة على بروتين DNA/ الموجود اليوم، ستحتاج الـ RNA العالمية لتطور مقدرة على تحويل المعلومات الجينية الى بروتينات. لكن هذه العملية من النسخ والترجمة تتطلب مقدارا كبيرا من البروتينات والآلات الجزيئية – التي هي ذاتها مشفرة بواسطة المعلومات الجينية. كل هذا يخلق مشكلة الدجاجة والبيضة حيث تظهر الحاجة الى انزيمات وآلات جزيئية ليؤديان المهمة التي تؤسسهما.

المشكلة 4: العمليات الكيميائية التلقائية لا تستطيع توضيح أصل الكود الجيني

لكي نقدر المشكلة، لننظر في أصل اول اسطوانة DVD و مشغل اسطوانة  DVD  player. الـ DVD غني بالمعلومات لكن بدون الة DVD player لقراءة الاسطوانة، ومعالجة معلوماتها وتحويلها الى صوت وصورة، فان  الاسطوانة (الدسك) ستكون بلا فائدة. لكن ماذا لو كانت التعليمات لبناء اول DVD player مشفرة فقط في الـ DVD ؟ انت لن تستطيع ابدا تشغيل الـ DVD لتتعلم كيف تبني  DVD player. اذاً كيف يظهر أول دسك وأول نظام لـ DVD player ؟ الجواب واضح: لابد من عملية موجهة الهدف – مصمم ذكي – لإنتاج كل من مشغل الاسطوانة والاسطوانة. 

في الخلايا الحية، الجزيئات الحاملة للمعلومات (مثل الـ DNA  او الـ  RNA) هي مثل الـ DVD ،والماكنة الخلوية اتي تقرأ تلك المعلومات وتحوّلها الى بروتينات  هي تشبه الـ DVD player. كما في مقارنة الـ DVD، المعلومات الجينية لايمكن ابدا تحويلها الى بروتينات بدون آلة ملائمة. ايضا في الخلايا، الآلات المطلوبة لمعالجة المعلومات الجينية في الـ RNA او الـ DNA هي مشفرة بواسطة نفس تلك الجزيئات الجينية – انها تؤدي وتوجّه نفس المهمة التي تبنيهما.

هذا النظام لايمكن ان يوجد مالم تكن كل من المعلومات الجينية وآلة النسخ والترجمة كلاهما حاضران في نفس الوقت، ومالم يتحدث كلاهما نفس اللغة. بعد وقت قصير من اكتشاف الكود الجيني، اوضح البايولوجي فرانك سالزبري Frank Salisbury في ورقة نُشرت في معلم البايولوجي الامريكي American Biology Teacher التالي:

"جميل الحديث عن استنساخ جزيئات الـ DNA في بحر من الحساء، لكن في الخلايا الحديثة هذا التطبيق يتطلب وجود انزيمات ملائمة ... الربط بين الـ DNA والانزيمات معقد جدا حيث يستلزم RNA وانزيم لتركيبه على الحامض النووي والانزيمات وبناء خلوي داخلي مصنوع من البروتين والـ RNA لغرض تفعيل الأحماض الأمينية وتحويل جزيئات الـ RNA ... في غياب الأنزيم النهائي كيف يمكن للاختيار ان يؤثر على الحامض النووي وجميع آليات استنساخه؟ انه كما لو ان كل شيء يجب ان يحدث دفعة واحدة: كامل النظام يجب ان يأتي للوجود كوحدة واحدة، والاّ فانه بلا طائل. هناك ربما طرق للخروج من هذا المأزق ولكن لا أرى ذلك حتى الآن".

نفس المشكلة تواجه باحثي عالم الـ RNA وهي لاتزال بلا حل. وكما لاحظ اثنان من المنظرين عام 2004 في مقال نُشر في بايولوجيا الخلية الدولية:

"سلسلة مركب النيلوتايد هي ايضا بلا معنى بدون مخطط مفاهيمي ناقل وقدرات "آلات" مادية. جميع البناء الخلوي الداخلي وتركيبة الـ RNA والاحماض الامينية هي عناصر آلية لـ "المستلم". لكن التعليمات لهذه الآلة هي ذاتها مشفرة في الـ DNA وتُنفّذ بواسطة البروتين "العمال" المنتج بواسطة تلك الآلة. بدون الآلة وعمال البروتين، لايمكن استلام الرسالة وفهمها. وبدون تعليمات جينية لايمكن تجميع الآلة.

مشكلة 5: لا وجود لنموذج عملي لأصل الحياة

رغم عقود من العمل، لم يتمكن منظرو أصل الحياة في توضيح كيفية نشوء هذا النظام(1). في عام 2007، مُنح الكيميائي من جامعة هارفرد جورج وايتسايد مدالية بريستلي وهي أعلى جائزة للجمعية الكيميائية الامريكية. اثناء حديثة الافتتاحي عرض هذا التحليل المثير، واعيدت طباعته في اخبار المجلة الكيميائية والهندسية:

"أصل الحياة. هذه المشكلة واحدة من أكبر المشاكل في العلوم. انها تبدأ بوضعنا نحن والحياة معنا في الكون. معظم الكيميائيين يعتقدون كما انا، ان الحياة نشأت تلقائيا من مزيج من الجزيئات في الارض ما قبل الحيوية. كيف؟ لا أعلم ذلك".

العديد من المؤلفين الآخرين طرحوا تعليقات مشابهة. ماسيمو بيجو يقول: "صحيح ليس لدينا فكرة عن كيفية نشوء الحياة على الارض". او كما كتب الكاتب العلمي كريك ايسبروك في مجلة ويرد،" كيف خُلقت الحياة بحيث صُنعت أشياء حية من مركبات ميتة ؟ لا أحد يعرف. كيف جرى تجميع اول الاشياء الحية؟ الطبيعة لم تعطنا أقل لمحة. الاسطورة تعمقت بمرور الزمن".

نفس الشيء، تستنتج المقالة المشار اليها انفا في بايولوجيا الخلية الدولية:

"مطلوب اتجاهات جديدة للتحقيق في أصل الكود الجيني. القيود على العلم التاريخي هي ان أصل الحياة ربما لا يُفهم ابدا". انها لا يمكن فهمها ما لم يرغب العلماء بالتوضيحات العلمية الموجهة نحو هدف مثل المصمم الذكي.

***

حاتم حميد محسن

..................

Evolution News and Science Today, Dec, 12, 2012

الهوامش

(1) بالاضافة الى تلك النظريات عن أصل الحياة، هناك نظرية تفيد ان أصل الحياة جاء من كوكب آخر غير الارض عن طريق النيازك او المذنبات، لكن هذه النظرية لن تحل المشكلة ويبقى السؤال ذاته كيف نشأت الحياة في ذلك المكان من الكون.