اين جانور
يکي از شگفتي‌هاي طبيعت است
بيولوژي او به فلک متصل است
داراي يک چشم حساس جالب است
که بروي خورشيد قفل مي‌شود
و او را قادر به پيدا کردن راهش در روي زمين مي‌کند
از يک جهت
داراي يک درک غريزي از مکانش در منظومه شمسي است
مغز يک حشره ريز
به حرکات خورشيد و سيارات متصل است
اين ارتباط، ملکه و ميليون‌ها همقطارش را هدايت مي‌کند
در حين انجام يکي از طولاني‌ترين مهاجرت‌ها در بين گونه پروانه‌ها
آنها به سمت اين درختان که بومي‌ها به آن ”اويِمِل“ يا صنوبر مقدس مي‌گويند، مي‌آيند
بعضي از پروانه‌ها سفرشان از 4،000 کيلومتر دورتر آغاز مي‌کنند
که 2،500 مايل مي‌شود
از اين بالا، در شمال شرقي ايالات متحده و کانادا
و در خلال پاييز و زمستان
به سمت جنوب ايالات متحده مهاجرت مي‌کنند
و به اينجا در مکزيک مرکزي مي‌رسند
بطور باورنکردني، هيچ پروانه‌اي اين مسير هيچ‌وقت ياد نگرفته است
ممکن نيست
چون حداقل يک سفر رفت و برگشتي به عمر سه نسل از آنها نياز دارد
در عوض، غريزه لانه‌گروي بروي رودخانه‌اي از اطلاعات ژنتيکي که از هر پروانه‌اي مي‌گذرد، منتقل مي‌شود
اين شيفتگي پروانه‌ها براي اين مکان
اين احساس تعلق
يک حس عميقي است که ما همگي در آن مشترک‌ايم
ما حتي براي آن يک کلمه داريم - خانه
هر موجود زنده‌اي که از وجودش آگاهيم بر اين اساس، هستي مي‌يابد
پس سياره را چگونه است
که چنان دنياي جاندار رنگارنگِ غني را ايجاد مي‌کند؟
مي‌خواهم به شما نشان دهم که چرا دنياي ما
تنها سياره قابل سکونتي است که در جهان از آن آگاهيم
حال پاسخ بستگي به حضور چند جزء با ارزش دارد
که دنياي ما را به خانه تبديل مي‌کند
شگفتي‌هاي حيات با اجراي پرفسور برايان کاکس
قسمت پنجم - آخر خانه
ترجمه : سيروان ن sirvaan@yahoo.com
در ابتدا، خدا آسمانها و زمين‌ را آفريد
وزمين‌ تهي‌ و باير بود
و تاريكي‌ بر روي‌ لجه‌ و روح‌ خدا سطح‌ آبها را فرو گرفت‌ تورات - کتاب پيدايش
خانه يک کلمه مهيج است
منظورم اين است براي انسان يک معنايي دارد
جايي که به مدرسه رفتيد، جايي که زندگي مي‌کنيد
جايي که در آن بچه‌هايتان اولين کريسمس‌شان را داشتند
ولي از ديدگاه علمي، چه معنايي دارد؟
يعني که اجزايي براي شما وجود دارند تا زندگي کنيد
يک اتمسفر
غذا، آب
لازم داريد که دما مقدار مناسبي باشد
خانه جايي است که چيزهاي لازم براي کارکرد بيولوژي و شيمي را داراست
و به اين خاطر از هيجان آن کم نمي‌شود
اينجا مکزيک است
کشوري که از لحاظ دارا بودن اجزاي لازم براي حيات، غني است
جاي بدي براي رفتن نيست
زيرا با دارا بودن حدود 1 درصد از مساحت سطح خاکي سياره‌مان
سکونت‌گاه 12% گونه‌هاي حيات است
اينجا 26،000 گونه گياه وجود دارد
حدود 700 گونه خزنده دارد
و همچنين 400 گونه پستاندار
همچنين منزل‌گاه تعدادي از بزرگترين تمدن‌ها بوده‌است
براي هزاران هزار سال ”مايا“ ها، مقبره‌هايشان را آن بيرون، در جنگل‌هاي اينجا ساختند
حيات در مکزيک فراوان است
و اگر بدانيد کجا را بگرديد
نهفته در اين جانوران
سرنخ‌هايي هست که مي‌گويد چگونه اين سياره خانه‌شان شد
اولين ايستگاه در جنوب شرق کشور است
ناحيه پوشيده از جنگل‌هاي متراکم
يوکاتان ذاتا باريکه‌اي از سنگ آهک خالص است
که کارائيب را از خليج مکزيک جدا مي‌کند
و هر آنچه را که فکر کنيد براي يک اکوسيستم متنوع و غني لازم است، دارد
خورشيد استوايي جنگل را گرم مي‌کند
انرژي با ارزش را به هر برگي مي‌رساند
اکسيژن از گياهان و درختان خارج مي‌شود
که توسط حيوانات جنگلي تنفس مي‌شود
و هر جايي که بتوانند، هرکدامشان
از منابع آبي مخفي آب مي‌کشند
ولي بعضي از عواملي که براي رشد اين جنگل استوايي لازم است
از بقيه مهمتر هستند
شايد فکر کنيد که اينجا از آب لبريز است
باران زياد مي‌بارد و بسيار مرطوب است
ولي در واقع، هيچ رودخانهِ سطحي در شبه‌جزيره يوکاتان وجود ندارد
زيرا آب به راحتي جذب سنگ‌هاي آهکي متخلخل مي‌شود
اين جايي است که اينها وارد عمل مي‌شوند. اينها ”سنوت“ هستند
اين‌ها غارهايي هستند که حل شدن سنگ‌هاي آهکي توسط باران، بوجود آمده‌اند
و آب جمع مي‌کنند
و نقش حياتي در اکوسيستم بازي مي‌کنند
يعني جنگل در اطراف يک سنوت تغيير مي‌کند
به آن گوش کنيد
آنها قورباغه هستند
و صداي آن قورباغه‌ها را جاي ديگري در جنگل نمي‌شنوييد
فقط در اطراف سنوت‌ها هست
سنوت‌ها غارهاي غرق‌شده‌اي هستند
که از دنياي خارجي در طول هزاران سال ايجاد شده‌اند
سوسن سفيد، ماهي غارنشين، حتي گاهي لاک‌پشت
همگي در اطراف دهانه‌هاي اين چاه‌هاي آب تازه به خوبي رشد مي‌کنند
با پيشروي بيشتر من به داخل غار
دما کاهش يافته و نور محو مي‌شود
يکي يکي، عواملي که من به آن نياز دارم، ناپديد مي‌شوند
هنوز حتي اينجا، در فاصله دور از خاک و هوا
جلبکي با رنگي عجيب يک خانه در آب براي خود يافته‌ است
اگر يک چيز باشد که هرشکلي از حيات در سنوت در آن مشترکند
در حقيقت، هر شکلي از حيات در آن بيرون در جنگل‌ها
درحقيقت، هر شکلي از حيات که تا به حال کشف کرده‌ايم
در هرجايي بروي سياره زمين
اين است که بايد مرطوب باشد
فقط بروي خانه ما است که آب آزادانه بين آسمان‌ها اقيانوس‌ها، رودخانه‌ها و هر موجد زنده‌اي جريان دارد
براي درک اينکه چرا حيات و آب اينقدر در هم تنيده‌اند
بايستي کمي عميق‌تر به داخل يکي از عجيب‌ترين موادي که مي‌شناسيم، بنگريم
شايد من ديگر يک شخصيت دانشگاهي پا به سن گذاشته باشم
ولي هنوزم گه‌گاهي مي‌توانم آزمايش‌هاي غيرمعمولي را انجام دهم
پس کاري که مي‌کنم اين است که اين ميله پلاستيکي را بار دار کنم
پس با مالش آن توسط يک پارچه پشمي به آن بار الکتريکي مي‌دهم
حالا ببينيد چه اتفاقي مي‌افتد
وقتي که ميله را به يک جريان آب نزديک مي‌کنم
ديديد؟
نگاهش کنيد
ميدان الکتريکي، بار الکتريکي
آب را به سمت خود خم مي‌کند
حالا دليل آن
دليل آن که آب اينگونه رفتار مي‌کند، وقتي که از کنار يک ميدان الکتريکي مي‌گذرد
دقيقا همان دليلي است که براي حيات بروي زمين حياتي است
آب يک مولکول قطبي است
که يعني به بار الکتريکي واکنش نشان مي‌دهد
قطبيتش ناشي از ساختار مولکولي خود آب است
حالا فرمول آب برابر است با H2O
دو اتم هيدروژن و يک اتم اکسيژن به هم متصلند
پس دو اتم هيدروژن به اکسيژن مي‌چسبند
حالا اکسيژن داراي يک ابر از 8 الکترون در اطرافش است
پس وقتي که هيدروژن‌ها مي‌آيند، آنچه که اتفاق مي‌افتد
اين است که الکترون‌ها به اينجا در اطراف اکسيژن کشيده مي‌شوند
پس شما به يک ابر الکتروني در اطراف اينجا مي‌رسيد
و پروتون‌هاي داراي بار مثبت و تا اتدازه‌اي جدا را خواهيد داشت
پس يک بار خالص مثبت در اينجا داريد
و يک ابر الکتروني با بار منفي در اينجا را خواهيد داشت
در نهايت آنچه را که مولکول قطبي مي‌خوانيم خواهيد داشت
و به اين علت است وقتي يک ميله پلاستيکي باردار را به مولکول‌هاي آب نزديک مي‌کنيد، آنها را به سمت خود مي‌کشد
طبيعت قطبي آب يعني با وجود ساده بودن مولکول‌هايش
تجمع آنها نهايتا باعث به وجود آمدن يک مايع پيچيده مي‌شود
يک خانه که يک موجود ريز در آن به خوبي رشد مي‌کند
اين جاست. نگاهش کنيد
آن ... يک ”آب‌پيما“ است
يک شکارچي که بروي سطح آب شناور است
و در حقيقت از سطح آب براي حس کردن شکارش استفاده مي‌کند
آب‌پيما ها شکارچيان شروري هستند
که بيشتر عمرشان را بروي سطح آب مي‌گذرانند
موهاي کوچکِ روي پايشان يک مساحت بزرگي را بدست مي‌دهد
که وزن‌شان را پخش مي‌کند
پاهاي وسط‌شان براي سُر خوردن به جلو است
پاهاي عقبي براي جهت دادن به حرکت است
چنان به خوبي براي حيات بروي اين دنياي تخت تطبيق يافته‌اند
که حتي شريک جنسي‌شان را از طريق لرزش‌هاي ريز سطح آب، حس مي‌کنند
دليل داشتن چنين قابليتي، نتيجه يک برهم‌کنش پيچيده
مابين تطابق‌هايي در خود جانور و فيزيک و شيمي سطح آب است
مولکول‌هاي آب قطبي هستند
و آن يعني که مولکول‌هاي آب مي‌توانند بهم بچسبند
پس شما مي‌توانيد يک هيدروژن با بار کوچک مثبتش
به اکسيژنِ مولکلولِ آب ديگري بار کوچک منفي نزديک کنيد و بهم متصل کنيد
مي‌توانيد ساختارهايي در واقع خيلي بزرگ در آب مايع بسازيد
اين چيزي است که به آب، قابليت ويژه‌اي براي شکل دادن يک سطح قابل سکونت براي آب‌پيما ها را مي‌دهد
دسته مولکول‌هاي آب چسبيده به هم
سطح را تحت کشش نگه‌ مي‌دارد
و يک ارکستر از مولکول‌هاي آب تشکيل مي‌دهند که همگي با پيوندهاي هيدروژني بهم چسبيده‌آند
سپس يک آب‌پيما مي‌آيد
و پاهايش بروي آب قرار مي‌دهد و آب را به پايين فشار مي‌دهد
و سطح آب را خم مي‌کند
حالا آب از اين کار خوشش نمي‌آيد
زيرا يک خَم در آب مساحت سطحش را زياد مي‌کند
انرژيش را زياد مي‌کند
پيوستن مولکول‌ها به همديگر توسط پيوند هيدروژني را براي همه‌شان سخت‌تر مي‌کند
پس آنها سعي مي‌کند خَم را پَس بزنند
آنها نيرويي را بروي پاي آب‌پيما اعمال مي‌کنند
زيرا مي‌خواهند تا امکانش هستد بهم بپيوندند
و اينگونه است که آب‌پيما يان بروي سطح آب مي‌مانند
پيوندهاي هيدروژني کارشان فقط مهيا کردن مکاني براي حيات آب‌پيمايان نيست
آنها براي همه نوع حياتي، مهم هستند
شنيده‌ام که مي‌گويند ما براستي زيست‌شناسي را درک نخواهيم شناخت مگر اينکه آب را بشناسيم
اينها لوله‌هاي خيلي نازکي از شيشه هستند
آنها حدودا قطري برابر يک ميلي‌متر دارند
و اگر يکي از آنها را در سطح اين رودخانه فرو بکنم
مي‌توانيد بينيد که آب از لوله بالا مي‌رود؟
آب خود را برخلاف گرانش بطور عيني بالا مي‌کشد
حالا در درختان لوله‌هاي با نصف قطر اين لوله وجود دارند
شابد حدود نيم ميلي‌متر يا حتي کمتر
و به آنها ”بافت چوبي“ مي‌گويند
و آنها درخت را قادر به بالا کشيدن آب از سيستم ريشه‌اي مي‌کنند
زيرا مولکول‌هاي آب بطور قدرتمندي جذب همديگر مي‌شوند
و نيز بطور قدرتمندي جذب ديواره‌هاي لوله‌ها مي‌شوند
پس وقتي به درختي مانند آن نگاه مي‌کنيد که خيلي بلند است
و از خودتا مي‌پرسيد
چگونه آنها آب را از ريشه‌ها به بالا درخت مي‌رسانند؟
يک قسمت بزرگ از جواب، ”اثر مويينگي“ است
که به طبيعت قطبي آب بَر مي‌گردد
يکي از مهم‌ترين خصوصيت‌هاي آب
تواناييش در حَل کردن و حمل همه نوع ماده‌اي در داخل دنياي جاندار است
چون مولکول‌هايش خيلي کوچک و قطبي است
آب بسيار حلال قوي است
آن مولکول‌ها مي‌توانند وارد مواد ديگر بشوند
مثلا بين نمک‌ها و شکرها، و آنها را در دريايي از پيوندهاي هيدروژني ناپديد کنند
در داخل هر کدام از ما
آب بطور پيوسته در همگي سلول‌هاي ما جريان دارند
بيش از 90% پلاسماي خون، آب است
و در آب، هر آنچه را که براي زنده‌ماندن نياز دارم، حَل مي‌شود
اکسيژن، مواد مغذي غذا، همه چيز
در بدنم از طريق رودهايي از آب، پخش شده‌است
ما در يک دنياي غير عادي آبي زندگي مي‌کنيم
تنها سياره‌اي که مي‌دانيم داراي يک سطح غرق در آب مايع است
داستان اينکه چگونه هر قطره‌اي سرانجامش به اينجا رسيد، فهمش سخت است
اگر بگوييم چون خيلي وقت پيش اتفاق افتاده است، مدارک مستقيمي کمي براي آن دارم
ولي با برگشت به جنگل يوکاتان
سرنخ‌هايي از چگونگي ايجادش را هنوز مي‌توان يافت
هر تمدني بروي يوکاتان
چه مکزيکي‌هاي مدرن باشد چه ماياها
بايد آب‌شان را از آن چاه‌هاي عميق به نام سنوت بدست آورده باشند
و من يک نقشه کاملا نااريب از سنوت‌هاي بزرگتر اينجا دارم
که مي‌خواهم بروي يوکاتان قرار دهم
آن را نگاه کنيد. در يک کمان کامل قرار مي‌گيرند
با مرکزي بروي يک روستاي خيلي خاص
که مي‌شود ... اينجا
که نامش ”چيکس لاب“ است
براي يک زمين‌شناس، رويدادهاي طبيعي کمي هست
که مي‌تواند يک ساختار مانند يک کمان کامل مانند آن درست کند
همه مدارک به سمت يک تفسير اشاره دارد
شما داريد به باقيمانده‌ يک برخورد سيارکي عظيم نگاه مي‌کنيد
برخوردي که سه‌چهارم همه گونه‌هاي گياهي و حيواني را در حين برخوردش در 65 ميليون سال پيش از بين برد
شابد فکر کنيد آن اثر از فضا اتفاق خيلي قديمي است
اتفاقي که فقط براي دايناسورها اتفاق افتاده است، ولي اينطور نيست
حدود 55 ميليون کيلوگرم سنگ هر سال به زمين مي‌خورند
و حدود 2% از آن، آب است
اين برخوردها حداقل مقداري از آب زمين را تامين مي‌کنند
در سال 2010، اين تصاوير دنباله‌دار ”هارت‌لي 2“ به زمين رسيدند
اين تصاوير توسط کاوشگر ”برخورد ژرف“ ناسا ارسال شد
از سطحش، غبار و يخ به فضا پاشيده مي‌شود
آناليز اين آب نشان داد که مخلوط ايزوتوپش، بسيار شبيه آب موجود در اقيانوس‌هاي خودمان است
اين اولين مدرک معتبر مبني بر اين بود که دنباله‌دارهاي بخي در تشکيل اقيانوس‌هاي ما شرکت داشته‌اند
زمين حياتش را به عنوان يک جهنم سوزان آغاز کرد
حرارت داخليش هرگونه اثر از رطوبت را از بين مي‌برد
ولي بزودي، سياره خنک شد و اولين ابرها رشد کردند
سپس، 4.2 ميليارد سال پيش
يک سيل بزرگ که مانند آن، نه قبلش نه بعد آن ديده نشده است، باريدن گرفت
و دوباره، با تشکر از آن پيوندهاي هيدروژني
نقطه جوش آب به اندازه کافي بالا رفت تا آب بتواند
بروي سطح زمين تا به امروز باقي بماند
پس از گذشته خيلي دور
خانه ما قادر به تامين اين مهمترين جزءش بوده است
ولي براي پيدا کردن منشاء جزء بعدي
بايد فراتر از سياره‌مان را نگاه کنيد
به نزديکترين ستاره به ما
و به اشعه‌هاي نوري که به سمت ما مي‌فرستد
اين قطاري است از لوس‌موچيس به چي‌هواهوا
که در ساعت 6 صبح حرکت مي‌کند
نام محلي اين ناحيه در همه کتاب‌هاي راهنما سرزمين لاک‌پشت‌ها است
نامي زيبا و رمانتيک براي اين محل در درياي کورتز
ولي فهميديم شايد نام مناسب‌تر براي اينجا سرزمين سبزيجات اسفناج مانند باشد
پس ما قرار است که از سرزمين سبزيجات اسفناج مانند به چي‌هواهوا برويم
که سرزمين سگ‌هاي خيلي کوچک است
يکي از بهترين سفرهاي قطاري در دنيا
تقريبا تمامي حيات وابسته به انرژي است که خورشيد به سمت ما مي‌فرستد
اما خورشيد اصلا هم‌نشين خيرخواهي نيست
زيرا باران تششعي‌ش همانطور که مغذي است مي‌تواند خطرناک هم باشد
ما هنوز در سطح دريا هستيم
و خورشيد در آسمان پايين است
ساعت حدودا 7 است وخيلي از طلوعش نگذشته است
مي‌خواهم مقدار تششعات فرابنفش دريافتي در هر سانتي‌متر مربع را با اين اندازه بگيرم
يک تششع‌سنج فرابنفش ديجيتالي
در حال حاضر مي‌گويد حدود 22 ميکرو وات در سانتي‌متر مربع به پوستم مي‌رسد
با زياد شدن ارتفاعمان نور فرابنفش
مسافت کمتري را در انمسفر طي مي‌کند
پس مقدار کمتري از آن جذب اتمسفر مي‌شود
و مي‌توان يقين داشت که با طي مسافت و رفتن به سمت داخل کوه‌ها
مقدار خوانده شده افزايش مي‌يابد
حالا حدودا ساعت 10 صبح است، پس خورشيد در آسمان بالاتر رفته است
همچنين قطار کمي در ارتفاع بالاتر رفته است
حالا
حالا ما حدودا 250 ميکرو وات در سانتي‌متر مربع مي‌گيريم
پس آن حدودا 10 برابر شده است
و علت اين است که پرتو فرابنفش بطور قابل توجه اي اتمسفر کمتري
براي گذشتن از آن دارد، فاصله‌اي از بالاي اتمسفر زمين تا من
اين بيشتر از ميزاني است که براي سوزاندن پوست محافظت نشده در عرض چند دقيقه لازم است
و آن به اين خاطر است که آن چه از خورشيد مي‌رسد
فقط چيزهاي مرئي نيست
بالاتر از حد مرئي، اجزاي با انرژي بالاتر در طيف نوري
نور فرابنفش قرار دارد
که از اتمسفر زمين مي‌گذرد و به سطح زمين مي‌رسد
حالا پرتو فرابنفش مي‌تواند براي حيات مفيد باشد
مثلا از آن براي توليد ويتامين دي استفاده مي‌کنيم
ولي چون انرژي بالاتري دارد مي‌تواند شديدا مضر باشد
مي‌تواندي به دي.ان.اِي آسيب برساند، مي‌تواند پوست را در حد قهوه‌اي شدن بسوزاند
و البته در نهايت مي‌تواند باعث سرطان پوست شود
اگر نور فرابنفش يک مشکل براي حيات بروي زمين است که امروزه بايد با آن رو به رو شد
پس فيزيکدان‌ها شايد يک مشکل جالب را براي زيست‌شناسان مطرح بکنند
زيرا مي‌دانيم که 3.5 ميليارد سال پيش
زماني که حيات بروي زمين آغاز شد
اگرچه خورشيد در قسمت مرئي طيف نوري، تاريک‌تر بود
بطور قابل توجه‌اي در قسمت فرابنفش، درخشنده‌تر بود
خورشيد جوان به نظر يک پارادوکس مي‌آيد
براي چشم کم‌نور تر بود
شايد 30% درخشندگي کمتري نسبت به خورشيد امروزي داشت
ولي هنوز هم در قسمت فرابنفش کشنده بود
در داخل، هسته با سرعت بيشتر مي‌چرخيد
که اين منجر به حرارت‌دهي الکترومغناطيسي بيشتر به پلاسماي بروي سطحش مي‌شد
و اين پلاسما انرژي بيشتري ساطع مي‌کرد
نه در فرکانس‌هاي مرئي کم‌تر
بلکه در فرکانس‌هاي بالاتر
مانند اشعه ايکس
و پرتو فرابنفش
به نظر مي‌آيد همانطور که حيات بروي خانه خيسش شروع شده است
کمرنگي خورشيد جوان باعث شده است که بقا در سطح زمين سخت‌تر باشد
اين بالاي دره ”کوپر“ است، پس اين بلندترين نقطه سفر ريلي است
حدود 2،200 متر ارتفاع است که حدودا چيزي بين 7 هزار تا 8 هزار فوت مي‌شود
پس ميزان فرابنفش خورشيد را اندازه مي‌گيرم
الان عملا 260 است
حالا اگر به ياد بياوريد، در وسط روز، در سطح دريا
ما حدود 260 اندازه گرفتيم
پس با وجود اينکه خورشيد در آسمان پايين آمد
نور خورشيد و فرابنفش مسافت بيشتري را در اتمسفر طي کردند
آن بوسيله ضخامت هواي آن بالا تعديل شده است
من حالا فرابنفش بيشتري نسبت به زمان مشابه در سطح دريا دريافت مي‌کنم
مطمئن بودن سخت است
ولي فکر مي‌کنيم اين نوع از سطوح تششعي بوده است که حيات اوليه با آن رو به رو بوده‌است
زيرا در گذشته، خروجي فرابنفش خورشيد بطور قابل توجه‌اي قويتر بوده است
پس به نظرم منصفانه است که بگويم
آن مسئله تهديد عمده‌اي براي توسعه حيات اوليه بروي زمين بوده است
امروزه، حيات سطح خانه‌مان در همه زنگ‌هاي رنگين کمان نقاشي کرده است
از سبزها تا آبي‌ها، از سرخ‌ها تا زردها، نارنجي‌ها و بنفش‌ها
و منشاء رنگهاي همه حيات به نحوه تعامل آنها با نور خورشيد بر مي‌گردد
من يک فيزيکدان ذرات هستم، پس مجازم که به همه‌چيز از ديد برهم‌کنش‌هاي ذرات نگاه کنيم
پس من نور خورشيد را به شکل باراني از ذرات تصور مي‌کنم
نامشان ”فوتون“ است، ذرات نور با انرژي‌هاي مختلف
که بروي سطح زمين مي‌بارند
آبي‌رنگ‌ها فوتون‌هاي با بالاترين انرژي است
سرخ‌رنگ‌ها فوتون‌هاي با کمترين انرژي است
و همگي رنگ‌هاي رنگين‌کمان در وسط
صرفا فقط فوتون‌هايي با انرژي‌هاي متفاوت هستند
ممنونم
براي اين، سُس چيلي که به رنگ قرمز مي‌بينم
مولکول‌هاي رنگي در آن است که فوتون‌هاي آبي را جذب مي‌کنند
که همان نور آبي خورشيد است
قرمزرنگ‌ها، بر سُس اثر نمي‌کنند
پس آنها به سمت چشم من بر مي‌گردند، و به اين علت است که آن را قرمز مي‌بينم
براي سُس چيلي سبز هم اينگونه است
ولي در اين حالت فوتون‌هاي قرمز برهم‌کنش دارند، کاري انجام مي‌دهند
و با رنگدانه‌هاي اينجا تعامل دارند
و چيزي که مي‌بينم فوتون‌هاي سبز و فوتون‌هاي آبي هستند
که به چشمان مي‌رسند، قاطي مي‌شوند، و من را قادر به ديدنش بعنوان سبز مي‌کند
رنگدانه‌هاي رنگ را به دنيا مي‌آورند
سياره بوسيله ژن‌ها مصور مي‌شود
و بوسيله ميلياردها سال فرگشت صيقل يافت
بعضي از رنگ‌ها نشان از خطر دارند
دارم مي‌گويم اين‌ چيز مانند آتش تند است
يا گرده افشان‌ها را جذب مي‌کنند
رنگدانه‌ها يکي از راه‌هايي است که حيات فرگشت يافته است
تا نور فرابنفش نيرومند خورشيد را تاب بياورد
به اين دوست کوچک سوسک توپچي مي‌گويند
اگر فقط بگيرمش
نامش از مکانيزم دفاعي مخصوصش ناشي مي‌شود
دو ماده شيميايي توليد مي‌کند. نام يکي از آنها را شايد شنيده باشيد، آب اکسيژنه
ديگري هيدروکينون است
و وقتي او را بترسانيد
هر دوي اين مواد به محفظه کوچکي در بدنش تزريق مي‌شود
آن نقطه جوش آب را زياد مي‌کند و فشار را زياد مي‌کند
يک ماده شيميايي آزاردهنده را از پشت بيرون مي‌دهد
يک راه هوشمندانه براي دفاع از خود
ولي اين فقط يکي از راه‌هايي که اين کاراکتر از شيمي براي افزايش شانس بقاء استفاده مي‌کند
سوسک توپچي و من
و در حقيقت هر موجود جانداري که مي‌بينيد
در معرض تهديد يکساني در دشت‌هاي مرتفع مکزيک هستند
که همان فوتون‌هاي فرابنفش انرژي بالا هستند از سمت خورشيد بر اين زمين مي‌بارد
اگر مثلا به دي.ان.اي پوستم بخورند، دي.ان.اي را تخريب مي‌کنند
پس بايد از آن جلوگيري کرد
من و دوستم، سوسک، هر دو به راه‌حل يکساني رسيده‌ايم
مي‌بينيد که سوسک قهوه‌اي و سياه است
پوست من، زماني که در معرض خورشيد قرار مي‌گيرد، قهوه‌اي مي‌شود
من رنگدانه‌اي به نام ”ملانين“ توليد مي‌کنم، و همچنين سوسک
ملانين يک مولکول ساده است
يک حلقه از اتم‌هاي کربن با چند شاخه متصل به آن است
ولي درياي الکترون‌ها به روش خاصي رفتار مي‌کنند
زماني که فوتون فرابنفش انرژي بالا از خورشيد
به يکي از آن الکترون‌ها مي‌خورد، خيلي سريع آن انرژي را پخش مي‌کند
آن فوتون بالقوه تهديدکننده جذب مي‌شود
و همه انرژيش به صورت گرما تلف مي‌شود
ملانين چنان موثر است
که بيش از 99.9% تششع فرابنفش مضر را جذب مي‌
پس ملانين از پوست من و دوستم، سوسک توپچي در مقابل اثرات بالقوه مضر خورشيد محافظت مي‌کند
از آغاز
حيات بايستي استراتژي‌هايي براي کنار آمدن با خورشيد جوان پر انرژي مي‌داشت
حيات چيزي نيست اگر که مبتکر نباشد
رنگدانه‌ها راهي هستند که موجودات زنده با تششع خورشيد تعامل مي‌کنند
پس چرا فقط از آنها براي پخش کردن انرژي، براي محافظت استفاده کند؟
چرا از آنها براي مهاکردن آن انرژي براي اهداف خود استفاده نکند؟
اين چيزي است که دقيقا حيات انجام داد.
براي انجام آن، سياره‌مان را بوسيله معرفي يک جزء تازه جالب تغيير داد
زمين داراي اتمسفري است که شبيه هيچ يک از سياره‌هايي که در جهان مي‌شناسيم نيست
فقط در هواي دنيا ماست که آتش مي‌سوزاند
فقط بروي سياره ماست که يک گاز منتشر شده است که حيات پيچيده را قادر به فرگشت نموده است
چيزي که خانه ما را ويژه کرده است، اتمسفر غني از اکسيژن آن است
در اعماق يک غار در تپه‌هاي ”تباسکو“، شما مي‌توانيد
ديدي از يک سياره جاندار بدون اکسيژن را داشته باشيد
اين يکي از محيط‌هاي خاص بروي سياره‌مان است
اين غار پُر از گوگرد است، مي‌توانيد آن را داخل آب ببينيد
مي‌توانيد آن رنگ شيري را که در غار جريان دارد ببينيد
اين گوگرد محلول است
از گاز سولفيد هيدروژن مي‌آيد
منبع چيزي که در حقيقت کاملا شناخته شده نيست
سولفيد هيدروژن براي من سمي است
داراي يک اثر نسبتا هشداردهنده ديگري در اين دخمه جهنمي است
يک گاز بد بو است
اما همچنين گازي است که اکسيژن را به بيرون مي‌راند
پس با پيشروي در غار، اکسيژن کم و کمتري خواهيد داشت
از يک جهت، قسمتي از شيمي
زيست شيمي که در تاريکي اين سيستم غاري روي مي‌دهد
مي‌تواند بسيار شبيه به شيمي و زيست شيمي باشد که در جواني سياره‌مان اتفاق افتاده است
براي نيمه اول تاريخش
زمين در اتمسفرش، اکسيژن نداشت
ولي بطرز باورنکردني، اين پژواک از گذشته، که فقط چند دقيقه مي‌توانم ملاقاتش کنم
شکل‌هايي از حيات وجود دارد که اينجا کاملا مانند خانه‌شان است
آن را ببينيد
اينجا شهري از باکتريهاي خورنده گوگرد هستند
که در بستري از گاز سولفيد هيدروژن زندگي مي‌کنند
مجتمع‌هايي از ”اکستريموفيل“ ها
ارگانيزم‌هايي که در محيط‌هاي متفاوت گازي زندگي مي‌کنند
که با آنچه که ما در سطح به آن عادت داريم، متفاوت است
آنها پنجره‌اي به گذشته هستند
زيرا بدون اکسيژن، اجداد اين اکستريموفيل‌ها
تنها شکل‌هايي از حيات بودند که سياره‌مان مي‌توانست حمايت کند
فهم اينکه زمين چگونه اتمسفري غني از اکسيژن را توسعه داد، قرن‌ها طول کشيد
رازش در باکتري باستاني نهفته است
در 1676، يک مرد هلندي به نام آنتوني ليوونهوک
سعي کرد بفهمد چرا فلفل تند است
آنها فکر مي‌کردند ميخ‌خاي کوچکي بروي دانه فلفل است که در زبانتان فرو مي‌رود
او از ميکروسکوپ استفاده مي‌کرد
که 60 سال قبل کشف شده بود
اما بطور غيرقابل توضيحي تا آن زمان براي چيز مفيد استفاده نشده بود
او دانه‌هاي فلفل را زيرش گذاشت و به آن نگاه کرد و نتوانست چيزي ببيند
پس فکر کرد که آنها را آسياب کند
در آب حل کند و نگاهي به آن بکند. .قتي آن کار را کرد
چيز حالبي در دانه‌هاي فلفل نديد
ولي کشف کرد که حيوانات کوچکي در حال شنا هستند
او گفت تخمين مي‌زند
که مي‌توانيد 100 عدد از آن موجودات ريز را
در طول يک دانه درشت ماسه قرار دهيد
آنچه که ليوونهوک فکر کرد که حيواناتي هستند در اصل حيوان نيستند
گرچه در آن زمان آن را نمي‌دانست
او يک قلمرو کاملا جديد از حيات را کشف کرد
باکتري
آنها با اختلاف زيادي پرتعدادترين ارگانيزم‌ها موجود در زمين هستند
در واقع تعداد باکتري‌هاي زمين بيشتر از
تعدا ستارگان در جهان قابل رويت است
و يک نوع باکتري از بقيه باکتري‌ها پرتعدادتر است
يکي از برجسته‌ترين ساختارهاي که بروي اين اسلايد مي‌توانم ببينم
يک رشته سبز-آبي است که يک مجتمع کوچک از يک نوع باکتري به نام ”سيانوباکتري“ است
اين موجودات ارگانيزم‌هاي بسيار مهمي هستند
سيانوباکتري‌هاي فسيل با قدمتي برابر 3.5 ميليارد سال پيش، کشف شده‌اند
و در يک نقطه‌اي در حدود 2.4 ميليارد سال پيش
آنها اولين موجودات زنده‌اي شدند که از رنگدانه‌ها استفاده کردند
تا آب را جدا کنند و از آن براي ايجاد غذا استفاده کنند
اين بدعت فرگشتي بطرز باورنکردني پيچيده بود
حتي اسمش دهن پُرکن است- قتوسنتز اکسژنيک
از يک فوتون خورشيد آغاز مي‌شود
که به آن رنگدانه سبز، کلروفيل مي‌خورد
کلروفيل آن انرژي گرفته و از آن استفاده مي‌کند
تا الکترون‌ها به عنوان يک قياس، از يک تپه بالا بروند
وقتي که به بالا رسيدند، مانند يک آبشار مولکولي به پايين مي‌ريزند
و از انرژي براي ساخت چيزي استفاده مي‌شود به نام ATP
که بطور بالقوه واحد ارز حيات محسوب مي‌شود
اين ماشين مولکولي کوچک فتوسيستم 2 ناميده مي‌شود
و از نور خورشيد براي سلول‌ها انرژي مي‌سازد
ولي وقتي الکترون‌ها به پايين آن آبشار مي‌رسند
آنها وارد قتوسيستم 1 مي‌شوند
آنها کلروفيل‌هاي بيشتري را ملاقات مي‌کنند
که با فوتون‌ ديگري از خورشيد برخورد مي‌کند
و آن انرژي دوباره الکترون‌ها را بلند مي‌کنند
و آنها را به دي‌اکسيد کربن تحميل مي‌کند
و آن دي‌اکسيد کربن را نهايتا تبديل به قند مي‌کند
که همان غذاي سلول است
حالا چرا اين همه پيچيدگي؟
چرا به اين دو قتوسيستم نياز داريم که به اين طريق بهم پيوسته باشند
فقط براي اينکه چند الکترون داشته باشيم و قند توليد کند و کمي انرژي از آن بدست آورد؟
علت اين است که
حيات فقط زماني که اين دو ماشين بيولوژيک را با هم جُفت کند
مي‌تواند آب را جدا کند و تبديل به غذا بکند
ولي آسان نبود
مسئله اين است که جدا کردن آب بسيار سخت است
پس انجامش براي يک برگ، براي يک تکه چمن
صرفا با استفاده از نور خورشيد بسيار سخت است
در حقيقت، کار آنقدر پيچيده است که برخلاف پرواز يا بينايي
که بطور جداگانه چندين در تازخ‌مان فرگشت يافته است
فتوسنتز اکسژنيک فقط يکبار فرگشت يافته است
هر درختي، هر گياهي، هر تکخ چمني بروي سياره
هرچيزي که امروزه حاوي قتوسنتز اکسيژنيک است
آن کار را دقيقا به يک روش انجام مي‌دهند
و ساختارهاي داخل هربرگي که آن کار را انجام مي‌دهد
بطرز جالبي شبيه سيانوباکتري است
به عبارت ديگر، اولاد يک سيانوباکتري
که به علتي آن کار را کرد
اينکه چگونه آن ماشين‌هاي مولکولي پيچيده را بهم جُفت کند
در يک درياي باستاني در چند ميليارد سال پيش
هنوز هم امروزه بروي زمين حاضر است
سيانوباکتري دنيا را تغيير داد
سبزش کرد
و آن يک پي‌آمد جالب داشت
با اين روش جديد زندگي
حيات براي اولين بار، اکسيژن را به اتمسفر سياره‌مان دميد
و با انجام آن در طول صدها ميليون سال
نهايتا بطور کامل چهره خانه‌مان را تغيير داد
و همزمان با افزايش ميزان اکسيژن
صحنه براي رسيدن موجودات پيچيده‌تر آماده مي‌شد
ولي بروي زمين، پيدايش حيات پيچيده‌تر نيازمند
يک جز نسبتا ناملموس‌تر بود
چيزي که نمي‌توانيد ببينيد، لمس کنيد يا بو کنيد
و با اين وجود هر روز از ميان آن مي‌گذريد
اواخر ژانويه است
پروانه‌هاي شهريار راه رسيدن به خانه را پيدا کرده‌اند پروانه‌ شهريار: نوعي پروانه
آنها وارد خواب زمستاني شده‌اند، دورهم براي گرم‌ماندن جمع شده‌اند
ولي آنها فقط به خاطر دقيق‌ترين ساعت بيولوژيک موجود در طبيعت توانسته‌اند اينجا باشند
اينها جنگل‌هاي کاج و صنوبر هستند
در اتفاع بالا و حدودا در سه ساعتي شمال غرب مکزيکوسيتي قرار دارند
و همانطور که مي‌بينيد، يکي از معدود قشلاق‌هاي پروانه‌هاي شهريار است
ولي يک احتماعي از ميليون‌ها شهريار جايي در شمال اينجا وجود دارد
پس اگر وارد جنگل شوم
سپس اين فقط پيش‌نمايشي از نمايش اصلي بوده‌است
براي پيدا کردن پروانه‌ها، بايد خوب به آنها گوش بدهم
و براي اين کار بايد يک ساعت داشته باشم
اگر يک قطب‌نما نداشته باشيد
چطور مي‌توانيد بگوييد کدام جهت شمال است و کدام جهت جنوب؟
خب، مي‌توانيد از خورشيد استفاده کنيد
خورشيد از شرق طلوع و در غرب، غروب مي‌کند
و در وسط روز، در نيم‌کره شمالي، به سمت جنوب است
ولي اگر وسط روز نباشد چطور؟
خب، يک حقه قديمي هست که از ساعت استفاده مي‌کند
ببينيد، الان ساعت 3 بعدازظهر است
و اگر عقربه ساعت‌شمار را به سمت خورشيد بگيريد
آنگاه در نيم‌کره شمالي
خط مابين عقربه ساعت‌شمار و ساعت دوازده
به سمت جنوب خواهد بود
يعني که شمال به آن طرف است
براي هزاران کيلومتر راه تا اينجا
شهريار ها با مشکل مشابه‌اي روبه‌رو بوده‌اند
براي رفتن به سمت جنوب، خوب نيست که فقط خورشيد را دنبال کنند
زيرا با گذشت روز
موقعيت خورشيد در آسمان عوض مي‌شود
به روشي بايد اين را تصحيح کنند
آنها از چيزي به نام قطب‌نماي خورشيدي تصحيح‌شده با زمان استفاده مي‌کنند
آنها هر روز موقعيت خورشيد را با استفاده از چشم‌هايشان اندازه مي‌گيرند
اما گمان مي‌رود که موقعيت را در روزهاي ابري نيز، بوسيله پولاريزاسيون نور اندازه مي‌گيرند
با قفل کردن روي خورشيد، مغزشان سپس حرکتش را
در آسمان بوسيله دقيق‌ترين ساعت طبيعت تصحيح مي‌کنند
با ترکيب اطلاعات از ساعت‌هاي دقيق‌شان و چشمانشان
آن‌ها مي‌توانند راه جنوب را بيابند
به نظرم تواناييشان در جهت‌يابي خودشان
يکي از جالب‌ترين چيزهايي است که ديده‌ام
ساعت‌هاي بيولوژيکي که شهريارها را به خانه مي‌آرود مختص پروانه‌ها نيست
تقريبا همگي انواع حيات در اين ريتم‌هاي شبانه‌روزي مشترک‌اند
زندگي بروي يک سنگ چرخان پي‌آمد فرگشتي به دنبال دارد
دنياي ما هر 24 ساعت يک بار حول محورش مي‌چرخد، که 1 روز را به ما مي‌دهد
يک سفر ميليارد کيلومتري بدور خورشيد دارد
و هر گردش بدور خورشيد يک سال را نتيجه مي‌دهد
ما داخل يک ساعت فلکي زندگي مي‌کنيم
ساعتي که براي بيش از 4.5 ميليارد سال تيک مي‌زند
و آن ثلث کامل عمر جهان است
اين آخرين جزيي است که دنياي ما تدارک ديده‌است
زمان
اسب را در نظر بگيريد
مانند همه موجودات جاندار پيچيده، اينجاست چون که سياره ما
براي مدت کافي پايدار بوده است
تا به فرگشت اجازه وقوع داده باشد
اسب حيواني است که شجره‌نامه‌اش را
با بالاترين دقت مي‌شناسيم
پس ممکن است که يک زنجيره ناگسسته از حيات را بچينيم
که تا حدود 4 ميليارد سال قبل امتداد دارد
حيوانات شبيه اسب‌ها، براي مدت طولاني است که وجود دارند
براي حدودا 55 ميليون سال
سپس بايد کمي زياد تا حدودا 225 ميليون سال جهش کنيد
اگر مي‌خواهيد بپرسيد که قديمي‌ترين پستاندار کجاست؟
و اين موجود است، که شبيه چيزي مثل يک زن غرغرو است
535 ميليون سال
اين نقطه‌اي است که حيات پيچيده در اقيانوس‌ها واقعا آغاز شد
سپس بايستي مدت خيلي خيلي طولاني به عقب بروييد تا تا مرحله بعدي مهم فرگشتي را بيابيد
مي‌شود گفت که مهم‌ترين مرحله
پيدايش حالت پيچيده، ”هوهسته‌اي“ها
و بعد، بايد فاصله زيادي در زمان به عقب برگشت
بايد تمام راه را تا اينجا بياييد
پيدايش ”پيش‌هسته‌اي“ها، اولين شکل حيات
پس ما اين خط بلند زيبا را داريم
مي‌توانيم رَد دوستم، اسب و تبارش را بگيريم
تا رويدادهايي که 3.5، 3.6، 3.7 ميليارد سال قبل بروي زمين نخستين روي داد
با نگاه به آن فاصله زماني وسيع
مي‌توانيد از خودتان بپرسيد، به 3.5 ميليارد سال نياز داريد
که از يک شکل ساده حيات به چيز پيچيده‌اي مانند اسب رسيد؟
خب، جواب آن سوال اين است که مطمئن نيستيم
به نظر مي‌رسد که به وسعت زيادي از زمان نياز داريد
ولي آيا به آن شکاف‌هاي بزرگ بين سلول ساده تا سلول پيچيده نياز داريم؟
آيا به فاصله بين سلول پيچيده تا فرگشت حيات چندسلولي نياز داريم؟
نمي‌دانيم
ما فقط يک مثال از آن داريم
فقط يک سياره وجود دارد که در آن قادر به مطالعه فرگشت حيات بوديم
و آن، اين سياره است
و زمين آميزه جالبي از ثبات و تحول بوده است
محيطي داشت
که هيچ‌وقت کاملا براي محو حيات توطئه نچيد
ولي دائما برايش ايجاد چالش کرد
عمق زماني که سياره‌مان به حيات داده است
آن را قادر به رشد از يک بذر ريزِ احتمال ژنتيکي
به يک شبکه وسيع از پيچيده‌گي کرد که امروزه ما هم جزيي از آن هستيم
فقط تعداد کمي از ما قدم به خارج از اين دنيا گذاشته است
ولي آنها چيز نسبتا جالب کشف کردند
براي همه مردمان زمين
خدمه آپولوي 8 پيغامي دارند که دوست دارند براي شما بفرستند
در عيد کريسمس سال 1968، اولين عيد کريسمس من
سفينه فضايي آپولوي 8 وارد تاريکي فسمت دور ماه شد
در ابتدا، خدا آسمانها و زمين‌ را آفريد
وزمين‌ تهي‌ و باير بود
سه فضانورد، بورمن، لاول و آندرس
اولين انسان‌هايي در تاريخ شدند
که ديد به زمين را از دست دادند
و خدا گفت‌ : روشنايي‌ بشود
و روشنايي‌ شد. و خدا روشنايي‌ را ديد كه‌ نيكوست‌
وقتي آنها از قسمت تاريک ماه خارج شدند
و زمين در مقابل ديدشان قرار گرفت، تصميم به انتشار آن گرفتند
داستان خلقت نقل شده توسط فرهنگ‌شان را براي ساکنان زمين نقل کردند
و درست مانند ”آزتک“ها و ”مايا“ها
و هر تمدن ماقيل آنها
آن داستان، مبداء خانه‌شان را نقل مي‌کرد
و خدا خشكي‌ را زمين‌ ناميد
و اجتماع‌ آبها را دريا ناميد‌
و خدا ديد كه‌ نيكوست تورات - کتاب پيدايش
و اين بايد يک ميل انساني باشد، ميل به فهم چگونگي تبديل خانه‌مان به چيزي که هست
و ديده شدن زمين ار مدار قمري در تاريکي فضا
نشان داد که زمين يک دنياي شکننده است
ولي از ديد علمي، دنيايي است
که بوسيله حيات براي بيش از 4 ميليارد سال شکل گرفته است
پس ما در راه خود براي فهميدن اين هستيم که چگونه به اينجا رسيديم
ولي همانطور که فضانوردان آپولو کشف کردند
سفر اکتشاف قبل از اين چيزي فراتر از واقعيت‌ها در اختيار ما گذاشت
زيرا به ما دورنماي قوي از پيچيدگي و زيبايي خانه‌مان داد
از طرف خدمه آپولوي ما تمام مي‌کنيم با شب بخير، خوش بختي
و تبريک کزيسمس و خداوند همه شما را حفظ کند
همه شما بروي زمين عزيز