سوشیانس تارنمای رسمی شروین وکیلی
بخش نخست تعريف انسان
فصل نخست: سيستم‌هاي پيچيده
تكامل زيستي سيستم جاندار
سيستم‌های تكاملی زنده اطلاعات درونی خود را در جريان شبكه‌ای تودرتو از كنش و واکنش‌های شيميايی چرخه‌‌‌ای تداوم می‌‌‌بخشند. در سياره‌ی ما تنها شكل زندگی طبيعی بر بستری از فعل و انفعالات شيميايی رشد كرده كه بر محور مولكول‌های آلی كربنی و آب استوار شده‌اند. به اين ترتيب، ذخيره، حفظ و بازتوليد اطلاعات در سيستم‌های زندهی معمولی در قالب مولكول‌های آلی‌ای انجام می‌‌‌گيرد كه توانايی همانندسازی را دارند. تمام جانداران در اين معنا دارای ساختار شيميايی همگنی هستند. مولكول‌های نگه‌‌‌دارنده و تكثيركننده‌‌‌ی اطلاعات (RNA و DNA)، مولكول‌های نگه‌‌‌دارنده‌‌‌ی انرژی و ساختار مادی (عمدتاً قندها و چربي‌ها) و مولكول‌های عملگر و كنترل‌‌‌كننده‌ی پويايی سيستم (پروتئين‌‌‌ها) در تمام شاخه‌های متنوع حيات ماهيت شيميايی يكسانی دارند و حتی از نظر كدهای اطلاعات ژنتيكی و معنای پروتئينی و كاركردی‌‌‌شان هم خويشاوندی نزديكی را با هم نشان
میدهند.
بر اساس شواهد زيست‌‌‌شناسی مولكولی، آنچه امروز به عنوان تنوع زيستی چشمگيری شاهدش هستيم چيزی جز بسط و گسترش يك شكل اوليه و منفرد حيات ديرينه نيست. اين گسترش در اصل همان شاخه‌شاخه شدنِ
خمينه‌های همسايه‌ی پويايی سيستم‌های زنده، در فضای حالت مجازشان است. عبارت لاتينِ evolvere كه واژه‌‌‌ی تكامل (evolution) از آن مشتق شده است، در اصل، به معنای از هم باز شدن و گشودگی معنا می‌‌‌داده است.[1] اين عبارت، در معنای اوليه‌‌‌اش، به خوبی فرآيند تحول حيات بر زمين را متبلور می‌‌‌كند. تكامل حيات، در واقع، چيزی جز همين واگشودگی قالی زندگی در زمانی به درازای چند ميليارد سال نيست. تکامل، باز شدن كلاف پيچيده و فشرده‌‌‌ی یک سيستم خودسازماندهی اوليه است، به رشته‌هایی واگرا که گام به گام پیچیدگی‌شان افزون میشود، و این فرآيندی است كه تنها در جريان چند ميليارد سال آزمون و خطا امكان‌‌‌پذير است.
كل جهانِ زنده، توده‌‌‌ای از تركيبات بيوشيميايی است كه در جريان کنش‌ها و واکنش‌های پيچيده و درهم‌بافته‌ی متابوليك برسطح سياره‌ی ما بسط می‌‌‌يابد و در مراكزی كه از نظر مادی/ انرژيايی شرط تداومش را برآورده نمايند، گسترده میشود. آنچه ما يك موجود زندهی منفرد می‌‌‌دانيم، در واقع، تكه‌ای از اين روند فراگير است كه به عنوان يك واحد همانندساز در پی تكثير اطلاعات درونی خويش است.
به اين ترتيب، موجود زنده سيستمی باز، پيچيده و خودسازمانده است كه مانند تمام سيستم‌های ديگر از در هم آميختن ماده، انرژی و اطلاعات پديد آمده است. سيستم زنده، به دليل باز بودنش، نسبت به بخشي از تحولات محيط خويش گشوده است. اين بدان معنا است كه همواره بخشي از نوسانات و دگرگونی‌هاي محيط جاندار به داخل حد و مرزهاي آن نشت مي‌كند و تعادل آن را بر هم مي‌زند. مرز بدن يك جاندار با محيط پيرامونش، آن آستانه‌اي است كه پويايی ترموديناميكی، غيرزنده و ساده‌ی محيط از تحولات بغرنج و خودسازمانده درونِ سيستم زنده جدا میشود. اين حد و مرز، پويايی درون و بيرون بدن موجود زنده را از هم متمايز می‌‌‌كند و تقارن قبلی‌ای را كه در روندهای ترموديناميكی محيط وجود داشت می‌‌‌شكند.
مفهوم اين حد و مرز را می‌‌‌توان با مثالی ساده روشن‌‌‌تر كرد. يك تكه سنگ را در نظر بگيريد. اين سنگ، به عنوان يك سيستم، حد و مرزی ملموس و فيزيكی با جهان خارج دارد. حد و مرزی كه مثلاً توسط ساختار بلوری ويژه‌اش، يا چگالی‌اش، و يا خواص فيزيك و شيميايی ديگرش تعيين میشود. اگر پويايی عناصر سه‌گانه‌مان را در اين مرز پي‌گيری كنيم، می‌‌‌بينيم كه پويايی درونی و بيرونی اين مرز، تفاوت چشمگيری از نظر ماهيت با هم ندارند. ممكن است رسانايی گرمايی سنگ كم باشد و ديرتر از هوای اطرافش گرم شود، يا حد خارجی شبكه‌ی بلوری گرد و غباری را كه بر روی سنگ می‌‌‌نشيند در دام اندازد. اما در نهايت جريان ماده، انرژی و اطلاعات در داخل و خارج سنگ، آن‌قدر با هم تفاوت ندارند كه پيدايش پديدارهای جديد و همافزايانهای را در اثر نظم درونی اجزای سنگ پديد آورند. بنابراين وقتی به پويايی درونی و بيرونی يك سنگ نگاه می‌‌‌كنيم نوعی تقارن را در دو سوی اين حد و مرز حاكم می‌‌‌بينيم؛ تقارنی كه به معنای يك‌جور بودن و هم‌ريختی پويايی يادشده در دو سوی حد و مرز تعريف‌كننده‌ی سنگ است.
البته ناگفته پيداست كه تشخيص اين پديدارهای خودزای جديد بستگی كامل به معيار سنجش ما و شاخص‌های مشاهداتی ما دارد. پديدارهای جديدی كه در اين‌جا مورد نظرند، حوادثی پردامنه و برجسته مانند رفتارهای هم‌‌‌افزا و خودسازماندهی هستند كه در سنگ ديده نمی‌‌‌شود. بديهی است كه بالاخره عناصر درونی يك تكه سنگ هم رفتارهايی سيستمی از خود نشان میدهند. اثر پيزوالكتريك برای برخی از سنگ‌ها كه تركيبات خاصی دارند يك نمونه‌‌‌ی كوچك از اين رفتارهاست.
اما قضايا در مورد يك سيستم زنده شكلی ديگر به خود می‌‌‌گيرد. موجود زنده در ساده‌ترين شكل خود ــ يعنی يك سلول يكتا ــ مجموعه‌ای از عناصر را در بر می‌‌‌گيرد كه حد و مرزی مشخص با جهان خارج دارد. پويايی عناصر محيطی در برخورد با اين حد و مرز تغيير شكل میيابند، تصفيه میشوند، تشديد می‌گردند و به شكلی پالايش‌شده در داخل سيستم زنده بازنمايی[2] میشوند. رفتار درونی سيستم زنده الگويی متفاوت با پويايی خارجی را از خود نشان می‌‌‌دهد و به نوعی، تقارن قبلی موجود در پويايی محيط را می‌‌‌شكند.
حد و مرز درون و بيرون بدن موجود زنده در مسير تكامل پيچيدهتر شده است و كاركردهايی بغرنج‌تر را در درون خود توليد كرده است. اين حد و مرز در سطح ميكروسكوپی همان غشای سلول يا غشاهای ديگر را در بر می‌‌‌گيرد. در ابعاد كلان‌تر، ما بافت پوششی را داريم كه كاركردی مشابه را برای بدن جانداران پرسلولی انجام می‌‌‌دهد. غشای سلول، يك ساختار پيچيده‌ی بيوشيميايی است كه برای كنترل كردن درون‌‌‌دادهای[3] وارد شده به درون سيستم زنده تخصص يافته است.[4] مواد از راه كانال‌ها و مجراهای تخصص‌يافته و مشخصی وارد سيستم سلولی میشوند، و بخش عمده‌ی موادی كه عبورشان از اين مرز پيش‌‌‌بينی نشده موفق به عبور از غشا نمی‌‌‌شوند. انرژی هم به همين ترتيب با عبور از مجاری خاصی به سلول وارد میشود، و سودمندترين مجرا برای انتقال آن مولكول‌هايی است كه پيوندهای سستِ پرانرژی دارند و می‌توانند آن را با تغيير شكل و تجزيه‌ی خود آزاد كنند. از سوی ديگر، اطلاعات هم از راه گيرنده‌هايی پروتئينی كه پيام‌های خاصی را با معانی مشخص درك می‌‌‌كنند، وارد سيستم میشود.
در يك سلول، عدم تقارنی ميان پويايی بيرونی و درونی وجود دارد. انرژی ورودی، برخلاف آنچه در سنگ ديديم، رخدادهای منتشر، نامنظم و كاتوره‌‌‌ای محيط اطراف را در داخل سيستم بازتوليد نمیكند. برعكس، در مجاری كنترل‌شده و از پيش تعيين‌شده‌ای جاری میشود، تا سازمان‌‌‌يافتگی و نظم درونی سيستم ــ و به اين ترتيب اطلاعات آن را ــ افزايش دهد.
بدن يك موجود زنده گره‌‌‌ای در پويايی محيط است؛ گره‌‌‌ای كه جريان‌های محيطی ماده/ انرژی/ اطلاعات در برخورد با آن تغيير شكل میيابند، و به طور موضعی نظم و اطلاعات را افزايش داده و از آنتروپی سيستم می‌‌‌كاهند. به بيانی ديگر، اين پويايیِ ويژه‌‌‌ی درونی بدن موجود زنده را می‌‌‌توان به موجی ترموديناميكی تشبيه كرد. موجی كه بر منحنی نمايش آنتروپی بر زمان ايجاد میشود و افزايش يافتن اطلاعات سيستم را برای مدتی كوتاه به تصوير می‌‌‌كشد. اطلاعات درونی يك سيستم زنده، پويايی محيط پيرامون خود را تغيير شكل می‌‌‌دهد، و آن را برای افزودن بر مقدار اطلاعات درونی خود مصرف می‌‌‌كند. سيستمی كه در حالت عادی بايد نظم داخلی خود را به تدريج از دست بدهد و با محيط بي‌جان خود به تعادل ترموديناميك برسد، به دليل سازمان‌‌‌يافتگی چشمگير خود، برای لحظه‌‌‌ای با اين سرنوشت محتوم مقابله می‌‌‌كند و پويايی اطلاعات در بازه‌‌‌ی زمانی كوچكی بر جريان ماده و انرژی غلبه می‌‌‌كند. اين تمايز يافتن از محيط، و اين زايش خودجوشِ پيچيدگی درونی سيستم زنده، حادثه‌‌‌ی همافزايانهای است كه گه‌گاه از چگالش بالای اطلاعاتِ متبلورشده در ساختار يك سيستم پيچيده ناشی میشود.[5]
نظارت اطلاعات بر مجاری حركت و دگرگونی ماده و انرژی، می‌‌‌تواند آن‌قدر بغرنج باشد كه سيستم زنده پيش از سپری شدن اين لحظه‌‌‌ی كوتاهِ رهايی از بند قانون دوم ترموديناميك، نسخه‌‌‌ای فشرده و خلاصه‌شده از اطلاعات درونی خود را بازتوليد كند. اين نسخه‌‌‌ی دوم، بذری است كه پس از فرونشستن موج اوليه و مرگ سيستم والد، بار ديگر امكان تكرار همان الگوی قبلی را فراهم می‌‌‌آورد و می‌‌‌تواند پويايی ويژه‌‌‌ی سيستم زندهی قبلی را بار ديگر بازتوليد و يا تكثير نمايد. با اين همه، اين نسخه‌‌‌برداری از اطلاعات والد، هرگز دقتی در حد كمال پيدا نمیكند و، مانند هر فرآيند مادی ديگر، با خطا و اشتباه آغشته میشود و همين اشتباه‌‌‌آميز بودن تكثيرِ خود است كه زمينه را برای پيدايش فرزندانی پيچيدهتر از والدين هموار می‌‌‌سازد.
زندگی در واقع نوعی پويايی زنجيره‌‌‌ای، درازمدت و دگرگون‌‌‌شونده است. پويايی پيوسته و تكامل‌‌‌يابنده‌‌‌ای كه هر قدم از مسيرش، يكی از اين موج‌‌‌های نابودشونده و خودتكثيركننده است. هر يك از اين گام‌ها، يك موجود زنده ناميده میشود. از آنجا كه خودِ ما نمونه‌‌‌هايی از آن هستيم، اصالت اين واحد‌ها در نگاه‌مان بيش از اهميت كل مسير زندگی است. عمر ما، چيزی جز همان لحظه‌‌‌ی كوتاه مخالفت با پويايی جهان خارج نيست. لحظه‌‌‌ای كوتاه كه به دليل خلاصه شدن كل زندگی‌‌‌مان در آن، به نظرمان درازمدت و مهم می‌‌‌رسد. روزها و سال‌هايي كه با آن دوام و حضور خويش بر زمين را مي‌شماريم، در واقع جز لحظه‌هايي گذرا بر اين موجِ كوچك نيستند كه ما براي اغراق در تداوم خود اختراع‌شان كرده‌ايم.
[1]. اين واژه از دو بخشِ ex (= به بيرون) و volere (= پيچيدن و چرخيدن) ساخته شده، و در ابتدا درباره‌ی كلاف‌های نخِ ريسيده‌شده و تار و پود پارچه كاربرد داشته است.
[2]. Represent
[3]. lnputs
[4]. Bonner, 1988.
[5]. Brooks and Wiley, 1988.
ادامه مطلب: بخش نخست – فصل نخست – تکامل در سیستم های زنده
رفتن به: صفحات نخست و فهرست کتاب