مقدمة
وفقًا للتولد التلقائي، من المفترض أن شكل الحياة الأول كان كائنًا خلويًا بسيطًا، والذي يمكن أن يتطور من تلقاء نفسه خلال عصر ما قبل الحيوية، وبعد ذلك مع مرور الوقت، تبدأ هذه الخلية البسيطة في الحصول على المزيد من الوظائف، وتصبح أكثر تعقيدًا، وتتشكل أشكال الحياة الأكثر تعقيدًا.
بينما نناقش أصل الحياة، يجب أن نكون أكثر اهتمامًا بتلك الخلية البسيطة المفترضة: ما مدى بساطة الخلية؟ وما هو الحد الأدنى من التجريد الذي يمكن افتراض بقاء الخلية فيه على قيد الحياة؟ أي ما هو الحد الأدنى من المكونات البيولوجية اللازمة لتكوين الكائن الحي؟
المكونات الأساسية
كما وصفتها الدكتورة نيتا ساهي في أصول الحياة (المرجع 1)، فإن الحد الأدنى من المكونات الأساسية للحياة الموجودة هي:
– الجينات القابلة للتوريث والتغيير (أي الحمض النووي)
– الدورات الأيضية (أي البروتينات والإنزيمات)
– الغشاء الحدودي (أي الدهون)
ومع ذلك، فإن العلاقات بين الحمض النووي والبروتينات والإنزيمات وغشاء الخلية تمثل معضلة بيولوجية.
هنا نواجه العديد من مشاكل الدجاج أو البيض.
– أيهما جاء أولا: التكاثر أم التمثيل الغذائي؟ الحمض النووي أو أنزيم بوليميريز الحمض النووي؟
– معلومات مشفرة DNA/RNA، أم آلية الخلية القادرة على قراءة هذه المعلومات لأداء جميع وظائف الخلية؟
– الإنزيمات ضرورية لتكوين البروتينات في الوقت المناسب، لكن هذه الإنزيمات مبنية جزئيًا بالبروتينات.
– البروتينات مطلوبة لتكوين آلات الريبوسوم، لكن آلات الريبوسوم مطلوبة لتكوين البروتينات.
إن فكرة وجود كل هذه المكونات مرة واحدة، في نفس الوقت، في نفس المكان، والجمع معًا بشكل مثالي في المرة الأولى، هي فكرة غير محتملة على الإطلاق. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك العديد من المشكلات الأخرى التي لم يتم توضيحها بعد، مثل:
– التكوين الكيميائي البريبايوتيك للدهون والكربوهيدرات والبروتينات والأحماض الأمينية عن طريق العمليات الطبيعية (مثل الصدفة والوقت والضرورة)
– المعلومات أو التعليمات أو البرامج المشفرة داخل DNA/RNA
نظام معقد غير قابل للاختزال
يقودنا ذلك إلى مفهوم اقترحه عالم الكيمياء الحيوية الشهير الدكتور مايكل بيهي يسمى “التعقيد غير القابل للاختزال”، والذي يشير إلى نظام يحتوي على عدد من المكونات، التي تتفاعل مع بعضها البعض، لإنتاج وظيفة لا تستطيع المكونات القيام بها بمفردها، وإذا قمت بإزالة مكون واحد أو أكثر، فإن النظام لا يعمل، لذلك فهو غير قابل للاختزال.
يمكن تطبيق هذا المفهوم على خلايا بسيطة جدًا، وعلى حقيقيات النوى الأكبر حجمًا (الكائنات الحية التي تحتوي على خلايا ذات نواة مغلقة)، والأعضاء، والكائنات الحية بأكملها. يمكن تطبيق هذه الفكرة على الآلات والمعدات أيضًا، حيث أن معظم الأجهزة مبنية من مكونات، وهناك مكونات أساسية لا يمكن التخلص منها وإلا فلن يعمل الجهاز. في بعض الأحيان يتم استخدام الفكرة الشاملة لمواجهة نظرية التطور الداروينية، لكننا نركز هنا على أصل الحياة، موضحين كيف تظهر بيولوجيا الخلايا البدائية تعقيدًا غير قابل للاختزال.
أبسط أشكال الحياة هي البكتيريا وحيدة الخلية. الفيروسات أبسط من أبسط خلية معروفة، وهي تفتقر إلى الهياكل اللازمة للبقاء على قيد الحياة، لأنها تتكاثر فقط عندما تتولى جيناتها مهمة التكاثر في الخلية المضيفة. ومع ذلك، فحتى الفيروسات تتطلب عددًا أدنى من الأجزاء لتعمل.
أصبح من الواضح أيضًا أن الخلية الحية تحتوي على الكثير من آلات النانو، واستخدام مصطلح “الآلات” يستحث تلقائيًا:
– تكوين الأجزاء (التي يكون بعضها معقدًا بشكل غير قابل للاختزال)
– تعمل بشكل هادف
– الصيانة والتصحيح، وبناء على ذلك،
– تصميم
خاتمة:
ليس لدى العلماء أي مقترح حتى الآن بشأن الشكل الذي يجب أن تبدو عليه أبسط خلية، أو كيف تجتمع المكونات الأقل طلبًا معًا لبدء تلك الخلية المفترضة.
تبدو الخلية الحية وكأنها مصممة، وتعمل لتحقيق غرض معين وكأنها مصممة، وتحتوي على أجزاء تعمل معاً في تناغم وكأنها مصممة. هذا لأنه مصمم حقًا.
بعض الأمثلة الأخرى:
– البكتيريا السوطية (مرجع 3)
– الأنابيب الدقيقة (المرجع 4)
– آلات نسخ الحمض النووي (المرجع 5)
لقد تم استخدام مصطلح “الآلات” على نطاق واسع في الكثير من المقالات التي تحمل عناوين مثل:
– الخلية كمجموعة من آلات البروتين: إعداد الجيل القادم من علماء الأحياء الجزيئية، بروس ألبرتس
– البوليميرات والريبليزوم: آلات داخل الآلات، تانيا أ بيكر وستيفن بي بيل
– نسخ حقيقيات النواة: شبكة متشابكة من عوامل النسخ وآلات تعديل الكروماتين، جيمس تي كاغوناغا
– الأجهزة الميكانيكية لجسيم التضفير: المحركات والساعات والينابيع والأشياء، جوناثان بي ستالي وكريستين جوثري
– الحركة الجزيئية داخل المحرك الانتقالي، كيفن إس ويلسون وهاري إف نولر
– آلات المرافقة Hsp70 وHsp60، بيرند بوكاو وآرثر إل هورويتش
