في الجهود التي بذلتها دراسات أصول الحياة، فإن أبسط خلية أولية يمكن أن تكون مصدر الخلايا الحية كما نعرفها يجب أن تحتوي على DNA (أو RNA)، والبروتينات والإنزيمات، وكلها محاطة بغشاء. على الرغم من بساطة الأمر، إلا أن هذا النظام يتضمن نظام اتصالات متقدم. ناقشنا في المقالة السابقة مشكلة بيضة الدجاج في تلك الخلية الأولية. سنناقش الآن مشكلة تطور المعلومات داخل هذه الخلية الأولية، وبشكل عام في الحياة كما نعرفها.

المعلومات

وفقًا لقاموس ويبستر: المعلومات هي “اتصال أو استقبال المعرفة أو الذكاء”.

في أي نظام اتصال نجد المكونات الأساسية: المرسل، والمستقبل، ووسيلة الاتصال، والرسالة أو المعلومات التي سيتم توصيلها. المعلومات هي شيء مفروض على الوسيط. إنها تستخدم الوسيط ولكنها ليست الوسيط.

مثال: أرسل شخص رسالة عبر شفرة مورس إلى شخص آخر، وقام ببثها عبر إشارات الراديو، فسمعها شخص آخر وقام بنقل تلك الرسالة إلى مستخدم نهائي عبر مكالمة هاتفية، وتم بثها أخيرًا عبر التلفزيون. تم إرسال الرسالة أو المعلومات عدة مرات باستخدام مواد مختلفة. ومع ذلك، فإن المعلومات في حد ذاتها غير مادية.

وبالمثل فإن أي برنامج – وهو عبارة عن خوارزمية للتعليمات المحفوظة – هو غير مادي على الإطلاق. يعمل البرنامج دائمًا فوق الأجهزة ويعتمد بشكل كامل على الأجهزة عند توصيل المعلومات أو التعليمات بين العقد المختلفة لأداء وظائف معينة. يمكن أن تكون هذه العقد أشخاصًا يستخدمون البرنامج أو قد تكون أجزاء آلة غير واعية مبرمجة لإرسال المعلومات واستقبالها. المغزى من البرمجيات هو أنها مصممة ومشفرة بواسطة الذكاء البشري.

إن وضع هذه التعريفات في الاعتبار سيساعد في الجزء التالي.

المعلومات البيولوجية

الحمض النووي

عند النظر إلى الحمض النووي، فإن معظم العلماء مثل ريتشارد دوكينز، وبول ديفيز، وجون لينوكس – بغض النظر عن معتقداتهم – يعترفون بأن الحمض النووي عبارة عن سلسلة رموز حقيقية.

– التسلسل الجزيئي في الحمض النووي ليس معلومات تافهة أو متكررة (مثل ACACAC أو GTGTGT، إلخ)

– بما أن الحمض النووي عبارة عن سلسلة طويلة جدًا من النيوكليوتيدات، فيمكنه تخزين كمية هائلة من المعلومات

– المعلومات الموجودة داخل الحمض النووي ليست مجرد معلومات شانون، ولكنها معلومات ذات معنى ووظيفية

– هناك تشابه كبير بين رموز الحمض النووي وبرامج الكمبيوتر

– هناك أيضًا تشابه كبير بين تدفق المعلومات البيولوجية وأي نظام اتصالات حديث لتكنولوجيا المعلومات.

الحمض النووي وحده لا يكفي للحياة دون أن يكون جزءًا من سياق أو نظام يمكنه قراءة الكود المدمج وترجمته إلى بروتينات وظيفية في عملية تسمى الترجمة. وهذا موجود في جميع أشكال الحياة بغض النظر عن تعقيدها:

– يتم ترجمة كل 3 نيوكليوتيدات أو أحرف من الحمض النووي (تسمى الكودونات) من خلال mRNA إلى حمض أميني واحد (من بين 20 نوعًا محتملاً)

– تسمى السلالة التي تحتوي على ما لا يقل عن 50 حمضًا أمينيًا بالبروتينات

البروتينات

يعرف جميع العلماء اليوم أن جزيئات البروتين تؤدي معظم الوظائف الحيوية في الخلية. تقوم البروتينات ببناء الآلات والهياكل الخلوية، وتحمل وتوصيل المواد الخلوية، وتحفز التفاعلات الكيميائية التي تحتاجها الخلية للبقاء على قيد الحياة. ولإنجاز هذا العمل الحاسم، تستخدم الخلية النموذجية آلاف الأنواع المختلفة من البروتينات. ولكل بروتين شكل مميز يتعلق بوظيفته، كما أن الأدوات المختلفة الموجودة في صندوق أدوات النجار لها أشكال مختلفة تتعلق بوظائفها. لذا تبدو البروتينات مثل الأجهزة التي يستخدمها برنامج الحمض النووي. كلما كان البرنامج أكثر تعقيدًا، يجب أن تكون الأجهزة أكثر تعقيدًا.

– يزداد متوسط ​​حجم البروتين من العتائق إلى البكتيريا إلى حقيقية النواة (283، 311، 438 على التوالي)

– معدل تخليق البروتين أعلى في بدائيات النوى منه في حقيقيات النوى ويمكن أن يصل إلى 20 حمضًا أمينيًا في الثانية

– تقوم الفيروسات عادةً بتشفير (من الحمض النووي) بضعة إلى بضع مئات من البروتينات، والعتائق والبكتيريا من بضع مئات إلى بضعة آلاف، بينما تقوم حقيقيات النوى بتشفير بضعة آلاف إلى عشرات الآلاف من البروتينات.

– تشير التقديرات إلى أن البكتيريا متوسطة الحجم تحتوي على حوالي 2 مليون بروتين في الخلية الواحدة. تحتوي البكتيريا الأصغر على عدد أقل من الجزيئات، في حدود 50.000 إلى 1 مليون. تشير التقديرات إلى أن خلايا الخميرة تحتوي على حوالي 50 مليون بروتين والخلايا البشرية في حدود 1 إلى 3 مليارات.

– يمكن أن يحتوي البروتين القصير المكون من 150 حمضًا أمينيًا على 20150 = 1.4 × 10195 مجموعة محتملة.

مظهر التصميم

تعريف التصميم: الترتيب الهادف أو الابتكاري للأجزاء أو التفاصيل. أو ببساطة: الترتيب الهادف للأجزاء.

يتفق جميع العلماء على أن الحياة تبدو وكأنها مصممة، حتى لو رفض البعض فكرة التصميم واصفين إياها بالوهم، محاولين إيجاد بدائل أخرى. على سبيل المثال، دوكينز ر. 1986. صانع الساعات الأعمى. نيويورك: نورتون.

– ص1 “علم الأحياء هو دراسة الأشياء المعقدة التي تبدو وكأنها مصممة لغرض ما”

– ص 21 “يمكننا القول إن الجسم الحي أو العضو الحي مصمم بشكل جيد إذا كان يتمتع بصفات ربما بنى فيها مهندس ذكي وواسع المعرفة من أجل تحقيق بعض الأغراض المعقولة، مثل الطيران أو السباحة أو الرؤية … أي مهندس يمكنه التعرف على كائن تم تصميمه، حتى لو كان تصميمه سيئًا، لغرض ما، ويمكنه عادةً معرفة ماهية هذا الغرض بمجرد النظر إلى بنية الكائن.

في الواقع، يبدو أن نظام المعلومات في الحياة ليس مجرد نتاج هندسي، بل هندسة رائعة.

1- يبدو أن الاتصال في الحياة مصمم كنظام معلومات متكامل تمامًا:

• o داخل الخلية نفسها، بين أجزائها المختلفة

أو بين الأعضاء

• o تدفق المعلومات داخل الكائنات الحية يكون من الأسفل إلى الأعلى ومن الأعلى إلى الأسفل أيضًا

2- القياس بين تدفق المعلومات داخل الخلية وأي نظام اتصالات حديث لتكنولوجيا المعلومات:

• o الحمض النووي هو نظام رقمي رباعي (A، C، G، T)، بينما في أنظمة تكنولوجيا المعلومات فهو بشكل أساسي ثنائي (0، 1)
• o الكودونات (3 أحرف)، مقابل ناقل البيانات في تكنولوجيا المعلومات (8 بت، 16 بت، 32 بت، 64 بت، اعتمادًا على النظام)

أو رموز البدء والإيقاف، مقابل. بتات الرأس في معايير تكنولوجيا المعلومات للإشارة إلى بداية الرسالة ونهايتها.

3- التزامن بين المرسلين والمستقبلين داخل الخلية يتضمن تصميماً موجوداً مسبقاً، مثل:

• o طول الكودون ونظام DNA الرباعي لإنتاج الإمكانيات الكافية (64)، مقابل الأحماض الأمينية المنتجة (20). إذا تم استخدام كودون أصغر، سيكون لدينا 16 احتمالًا فقط. هذا نظام مصمم مسبقًا رياضيًا.
• o طول الجينات المشفرة، mRNA وطول البروتينات الوظيفية، كلها متطابقة معًا. هذا جانب تصميم إضافي.
• o يعتمد الشكل “التناظري” ثلاثي الأبعاد للبروتين، وهو أمر بالغ الأهمية لأداء الوظيفة المطلوبة، على الأحماض الأمينية التي تشكلها رموز الحمض النووي الرقمية. إنه مثل أي محول رقمي إلى تناظري. ويتطلب ذلك نظامًا متكاملاً مصممًا بالكامل، يربط الوظيفة المطلوبة برموز البرامج الموجودة في الحمض النووي.
• o على العكس من ذلك، ليس كل طفرة في الحمض النووي أو التعديل العشوائي للبرمجيات يمكن أن تؤدي إلى بروتين مفيد أو ناجح، حيث أن تكوين البروتين الوظيفي نادر للغاية (تسلسل واحد صحيح لكل 1077 تسلسل غير صحيح – كما ذكر عالم الأحياء الجزيئية الدكتور دوجلاس آكس في دراساته ) ، وبالتالي يجب أن يكون رمز البرنامج في الحمض النووي دقيقًا للغاية ليتناسب مع الأجهزة (المرجع 7)

آراء مختلفة

نظرًا لأن التطور لا يمكنه تفسير كيفية تطور نظام المعلومات الأول في الحياة (كما ذكرنا في المقالة السابقة)، فقد أجرى علماء أصل الحياة (أو التولد التلقائي) بعض التجارب لشرح كيفية تطور المعلومات داخل الخلية، ولكنها بعيدة كل البعد عن ذلك. الوصول إلى أي تفسير محتمل، وكل ذلك يعتمد على الخيال دون تجربة ملحوظة تدعم هذا الخيال. بعض الفرضيات:

– التكرار الذاتي: والذي يؤدي إلى معلومات تافهة، في حين أن الحياة بالتأكيد ليست تافهة، حتى في أبسط صورها المعروفة أو المفترضة.

– الصدفة البحتة: وهي غير محتملة على الإطلاق رياضياً وتم رفضها فيما بعد.

– الضرورة أو الأقدار البيوكيميائية، وهي مرفوضة كما أنها تؤدي إلى معلومات بسيطة جداً

– الانتقاء الطبيعي البريبايوتيك، وهي فرضية متناقضة حول مصدر المعلومات، حيث أنها تتطلب وجود المعلومات في المقام الأول حتى يفضلها الانتقاء الطبيعي.

– فرضية عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA)، التي لا تزال تفتقر إلى مصدر المعلومات – مصدر الترتيب المجدي للنيوكليوتيدات – داخل هذا الحمض النووي الريبوزي (RNA) البدائي، حتى لو كان قادرًا على التكاثر الذاتي الجزئي. وهذا ما سيتم مناقشته في المقالات التالية بالتفصيل.

الفكرة البديلة هي أن المعلومات في الحياة مصممة بالفعل.

– لم نلاحظ قط أن أي نظام اتصالات يتطور من تلقاء نفسه. هناك دائما التصميم والذكاء وراء.

– نستنتج التصميم كلما ظهرت الأجزاء مرتبة لإنجاز وظيفة أو غرض ما، ونرى أغراضاً ووظائف محددة داخل الخلايا والكائنات الحية كثيراً.

– استنادًا إلى القياس مع رموز الكمبيوتر وأنظمة تكنولوجيا المعلومات، فمن المنطقي الاعتقاد بأن هذا قد تم تصميمه بذكاء، مثل ما نفعله في أجهزة الكمبيوتر وشبكات تكنولوجيا المعلومات، بدلاً من مجرد “تخيل” نظام اتصالات كامل – البرامج والأجهزة الأساسية – الناشئة من تلقاء نفسها من العدم.

خاتمة

لا يمكن للتكوين التلقائي أن يفسر حتى الآن كيف تطورت المعلومات، ولا كيف ظهر نظام الاتصال المتقدم داخل الخلايا إلى الوجود من خلال العمليات الطبيعية، وبناءً على الملاحظات، فمن المنطقي والعلمي أن نستنتج أن المعلومات في الحياة هي نتيجة للتصميم الذكي.

مراجع:

(1) ريتشارد دوكينز: الجينات هي معلومات رقمية – بودكاست التطور 01 – يوتيوب

(2) بول ديفيز – “أصل الحياة” (محاضرة عامة C4) – يوتيوب

(3) أصل الحياة والمعلومات – يوتيوب

(4) ستيفن ماير: الحمض النووي والمعلومات – مقابلة مع خبير انتفاضة العلوم – يوتيوب

(5) هل يمكن للتنظيم الذاتي أن يفسر أصل المعلومات البيولوجية؟ – موقع YouTube

(6) هل يمكن للانتقاء الطبيعي ما قبل الحيوي أن يفسر أصل الحياة؟ – موقع YouTube

(7) لغز المعلومات: من أين تأتي المعلومات؟ – موقع YouTube

References:

• Richard Dawkins: Genes Are Digital Information – Evolution Podcast 01 – YouTube
• Paul Davies – “The Origin of Life” (C4 Public Lecture) – YouTube
• Origin of life and information – YouTube
• Stephen Meyer: DNA and Information – Science Uprising Expert Interview – YouTube
• Can Self-Organization Explain the Origin of Biological Information? – YouTube
• Can Pre-Biotic Natural Selection Explain the Origin of Life? – YouTube
• Information Enigma: Where does information come from? – YouTube