کتاب بهرام

اسیدهای آمینه (Amino Acids)

اسیدهای آمینه (Amino Acids) مولکول‌های بنیادی (Fundamental Molecules) هستند که پروتئین‌ها (Proteins) را تشکیل می‌دهند و نقش‌های حیاتی در بدن موجودات زنده (Living Organisms) ایفا می‌کنند. در ادامه به بررسی ساختار، انواع، عملکرد و اهمیت اسیدهای آمینه می‌پردازیم.

1. ساختار اسیدهای آمینه

هر اسید آمینه از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

• گروه آمینی (Amino Group): شامل یک نیتروژن (Nitrogen) و دو هیدروژن (Hydrogen) است.
• گروه کربوکسیل (Carboxyl Group): شامل یک کربن (Carbon)، دو اکسیژن (Oxygen) و یک هیدروژن است.
• زنجیره جانبی (Side Chain): این بخش خاص هر اسید آمینه است و ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی آن را تعیین می‌کند.

چندین نظریه دربارهٔ منشأ مولکول‌های کوچکی که باعث آغاز حیات در زمین اولیه شدند، وجود دارد. بر اساس این نظریه‌ها، این مولکول‌های کوچک ممکن است از طریق شهاب‌سنگ‌های مارکیسون به زمین آمده یا در چاه‌های گرمابی در عمق دریاها یا به دلیل آزمایش میلر–یوری به واسطهٔ برخورد رعد و برق در اتمسفر اولیهٔ زمین شکل گرفته باشند.

داده‌های تجربی کمی دربارهٔ نخستین مولکول‌های «خودتکثیرکننده» وجود دارد. به عنوان مثال، آر ان ای می‌تواند اولین مولکول خودتکرارکننده باشد، زیرا قادر است به طور همزمان اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کرده و واکنش‌های شیمیایی را فعال کند (بر اساس فرضیه دنیای آر ان ای).

تشکیل موجودات زنده از مواد غیر زنده به عنوان یکی از موضوعاتی است که تاکنون مورد بحث و بررسی علمی قرار گرفته است. این فرآیند به عنوان آزمایشگاهی مهم برای درک زندگی و تکامل در زمانهای اولیه زمین، یکی از بزرگ‌ترین معضلات دانشمندان محسوب می‌شود.

در شرایط آزمایشگاهی، برخی از شرایط محیطی زندگی که در طبیعت گزارش شده‌اند، احیای مواد غیر زنده را امتحان کرده‌اند. به عنوان مثال، ایجاد شرایط مانند جو حاوی گازهایی مانند متان، آمونیاک، آب، و انرژی مانند نور یا گرما، ممکن است منجر به ایجاد ترکیبات اولیه زیستی مانند آمین‌ها و نوکلئوتیدها شود.

یکی دیگر از روش‌ها، استفاده از شرایطی که در زمینه‌های زیر سطحی گرم دریاها وجود دارد.

در شرایطی که در زیر سطح دریاها وجود دارد، شرایطی که می‌تواند شبیه به شرایطی باشد که در زمان اولیه زمین وجود داشته است، ایجاد شده است. این شرایط شامل فشار بالا، حرارت مداوم، و وجود مواد آلی ساده مانند آمین‌ها و نوکلئوتیدها هستند. در آزمایشگاه، انجام آزمایش‌ها با ایجاد شرایطی شبیه به این محیط‌ها، منجر به تولید ترکیبات اولیه زیستی گردیده‌اند.

خلق‌الساعه (Spontaneous generation) در فلسفه به معنای ظهور ماده زنده به طور خودبخودی است. این نظریه اولین بار توسط ارسطو مطرح شد که فرایند خودتولیدی جانداران از ماده غیرزنده را توصیف کرد. تعدادی از دانشمندان از زمان ارسطو تا ون هلمونت به این نظریه پایبند بودند، اما در نهایت، فرانچسکو ردی با انجام آزمایش‌های علمی موضوع را رد کرد.

اصطلاح خلق‌الساعه حداقل از زمان ارسطو که در سال‌های ۳۸۴ تا ۳۲۲ قبل از میلاد بود، به کار برده می‌شد. علما به طور رسمی نظریه خلق‌الساعه را رد کرده‌اند.

در قرن هفدهم، دانشمند ایتالیایی به نام فرانچسکو ردی تلاش کرد با استفاده از روش‌های علمی نظریه خلق‌الساعه را انکار کند:

ردی که یک پزشک و دانشمند بود، تصمیم گرفت تا بررسی کند آیا مگس‌ها می‌توانند بدون حضور مگس‌های دیگر ظاهر شوند یا خیر. او ابتدا گوشتی را در هوای آزاد قرار داد.

در اوایل دورهٔ کامبرین، به نزدیکی ۵۴۲ میلیون سال پیش، رویدادی به نام انفجار کامبرین رخ داد. این رویداد نسبتاً کوتاه به مدت 20 تا 25 میلیون سال طول کشید، در طی آن بسیاری از شاخه‌های اصلی حیوانات، همانطور که از فسیل‌ها مشاهده می‌شود، ظاهر شدند. انفجار کامبرین با همراهی ظهور انواع و اقسام زیستی متنوع، مارقون‌های زنده‌ای را از آن خود نمایش داد. قبل از این رویداد، بیشتر موجودات تک‌سلولی و بدون گروه‌بندی وجود داشتند. در ادامهٔ ۷۰ تا ۸۰ میلیون سال، تنوع زندگی به طور چشمگیری افزایش یافت و شکل‌گیری شباهت‌های بیشتری به انواع موجودات کنونی دیده شد.

انفجار کامبرین موضوعی برای بحث‌های علمی گسترده بوده است. پیدایش ناگهانی فسیل‌ها، به‌ویژه در دههٔ ۱۸۴۰ میلادی، اولین گام‌های بحث را شکل داد و چارلز داروین در سال ۱۸۵۹ به آن به عنوان یکی از دلایل مخالفت با نظریهٔ تکامل از طریق انتخاب طبیعی اشاره کرد. بحث‌های متعددی پیرامون معمای پیدایش ناگهانی زیست‌گان و تأثیر آن بر منشأ حیات حیوانی در یک دورهٔ زمانی نسبتاً کوتاه ادامه داشت.

با وجود دسترسی محدود به شواهد، تفسیرات مختلفی از این پدیده ارائه شده است، به‌ویژه زمانی که اطلاعات بیشتری بر اساس فسیل‌های ناقص و نشانه‌های شیمیایی در سنگ‌ها در دسترس قرار گیرد.

در سال ۱۹۵۳، دو شیمیدان به نام‌های استنلی میلر و هارولد یوری شرایط اولیه زمین را در آزمایشگاهی شبیه‌سازی کردند که به آزمایش میلر-یوری شهرت یافت. آن‌ها ابتدا یک دستگاه ساخته و آن را با آب و گازهای متان، آمونیاک و هیدروژن پر کردند. در اتاقک احتراق، دو الکترود قرار دادند تا شرایطی مشابه به رعد و برق ایجاد کنند و برای گردش مداوم گازها در دستگاه، آب را در مخزنی جوشانده و بخار حاصل را به گردش در لوله‌ها می‌آوردند. بخار آب پس از عبور از محفظه اتمسفری حاوی الکترود، توسط لوله‌های خنک‌کننده سرد می‌شد و دوباره به صورت مایع به مخزن بازمی‌گشت.

پس از یک هفته، آن‌ها مایع حاصل را بررسی کردند و متوجه شدند که نه تنها مقادیر زیادی از مولکول‌های آلی ساده تولید شده‌اند، بلکه مولکول‌های آلی پیچیده‌تری مانند آمینو اسیدها، اسیدهای چرب و قندها (کربوهیدرات) نیز به وجود آمده‌اند. پس از چند هفته، میلر توانست مایعی با رنگ پرتقالی به دست آورد که شامل بیش از شش نوع مختلف آمینو اسید، سیانورهیدروژن و انواع آلکالوییدها بود.

زیست‌گرایی (Ecocentrism) یک دیدگاه فلسفی و اخلاقی است که بر ارزش قرار دادن به اکوسیستم‌ها و جامعه‌های زیستی تمرکز دارد، به جای تمرکز بر انسان به تنهایی. این مفهوم بر مبنای این ایده است که همهٔ موجودات زنده و محیط زیست باید از ارزش و حقوق معنوی برخوردار باشند، بدون توجه به فایدهٔ مستقیمی که برای انسان دارند.

زیست‌گرایی در تلاش است تا با توجه به وابستگی و تعاملات پیچیده بین مخلوقات زنده و محیط زیست، یک نگرش بالقوهٔ توسعه‌پذیر و پایدار را ترویج کند. این دیدگاه معتقد است که حفظ تنوع زیستی، احترام به حیات و عدم تخریب محیط زیست اولویت بالایی برای همهٔ اعضای جوامع زیستی است، نه فقط برای انسان.

به عنوان یک رویکرد فلسفی و اخلاقی، زیست‌گرایی می‌تواند به شکل‌های مختلفی در نظریات محیط‌زیستی و حقوق حیوانات نمایان شود و در بحث‌های سیاستگذاری محیط‌زیستی و حفاظت از منابع طبیعی تأثیرگذار باشد.

زیست‌گرایی به طور گسترده‌ای به دو شکل اصلی مورد توجه قرار می‌گیرد: بیوسنتریزم

جلبک‌ها (algae) گروهی گسترده از سازندگان اصلی اکوسیستم‌های آبی و خشک، که از سلول‌های پروکاریوتیک یا یوکاریوتیک تشکیل شده‌اند، هستند. این موجودات معمولاً بدون بافت و بدون عروق هستند و به صورت میکروسکوپیک یا گاهی اوقات مولتی‌سلولی هستند. جلبک‌ها در محیط‌های مختلفی مانند آبهای شیرین، دریاها، خاک و حتی سطوح سنگی یافت می‌شوند. آنها برای اکثر اتوتروفی هستند و از فتوسنتز برای تولید انرژی و تولید غذا استفاده می‌کنند، اما برخی نیز می‌توانند از طریق تغذیه هتروتروفی به غذا برسند.

جلبک‌ها به طور گسترده در زنجیره غذایی زنده‌ها نقش دارند؛ زیرا به عنوان منبع اولیه برای اکثر موجودات زنده، از جمله ماهیان، سخت پوستان (Crustacean)، و حتی برخی از گونه‌های گیاهی که به طور مستقیم از آنها تغذیه می‌کنند، استفاده می‌شوند. علاوه بر این، جلبک‌ها نقش مهمی در تولید اکسیژن و کاهش غلظت کربن دی‌اکسید در جو دارند، که این ویژگی به آنها عنوان "عنصر تولید کننده اکسیژن" را می‌دهد.

انتقال انسان به حالتی که به طور دائمی بر روی دو پا حرکت کند، به عوامل چندگانه برمی‌گردد که در طول تکامل بشری تأثیرگذار بوده‌اند:

1. بیولوژیک و آناتومیک: انسان‌ها از طراحی بدنی خاصی برخوردارند که این امر به آن‌ها امکان ایستادن و حرکت بر روی دو پا را می‌دهد. به عنوان مثال، داشتن کمربند شانه که سر و گردن را از بقیه بدن جدا کند، استخوان‌های پا و پایینی قوی که انسان را قادر به ایستادن و حمل و نقل اجسام سنگین نمایند.

2. تکامل مغز: مغز بشر نسبت به دیگر پستانداران بزرگتر است و دارای قدرت حرکت بالا برای کنترل حرکات پیچیده است. این تکامل در کنار بیولوژیک اجسام، انسان را قادر می سازد که تعاملات بین فردی را دستکاری کند و خلاقیت را تقویت کند و خود را به طور بهتر به محیط اطراف تطبیق دهد، که این ویژگی ها موجب شده انسان بتواند برای طولانی مدت باقی بماند.

موجوداتی که به جز انسان به عنوان شکارچی‌ها در راس هرم غذایی قرار می‌گیرند، عبارتند از:

1. حیوانات شکاری: شامل گربه‌های وحشی، گرگ‌ها، شیر، شیرهای دریایی، شاهین‌ها و سایر حیوانات شکارکننده است.

2. ماهیان بزرگ: برخی از ماهیان بزرگ مانند کوسه‌ها و نهنگ ها راس هرم غذایی را تشکیل می‌دهند.

3. پستانداران دریایی: از جمله حیواناتی مانند دلفین‌ها و  نهنگ ها که به فعالیت شکار می‌پردازند.

4. پرندگان شکاری: مانند شاهین‌ها، عقاب‌ها و نوک‌شاخ کرگدنی (Rhinoceros hornbill) که به صید دیگر پرندگان و حیوانات کوچک می‌پردازند.

5. حشرات شکاری: مانند عنکبوت‌ها و کبوترها که به صید سایر حشرات می‌پردازند.

این موجودات به عنوان شکارچی‌ها، از سطح پایین‌تر هرم غذایی تغذیه می‌کنند و از انرژی و مواد غذایی موجودات قربانی خود بهره‌برداری می‌کنند.