آجرهای حیات

همه ما هر روز گلها، درختان، مردم، حشرات، پرندگان را سر راه خود می‌بینیم. با اینکه همه اینها از سلول ساخته شده اند، به زحمت می‌توان سلولهای آنها را دید. سلولها خیلی کوچکند. یک سلول جانوری بین ۱۰ تا ۲۰ میکرون قطر دارد، یعنی پنج بار کوچکتر از کوچکترین ذره ای که شما می‌توانید با چشم خود ببینید. همین کوچکی سلول باعث شد تا زمان اختراع میکروسکوپ نوری، هیچ کس نفهمد که همه جانداران از سلول ساخته شده اند.
تا اینکه در سال ۱۶۶۵، رابرت هوک با یک میکروسکوپ نوری به تراشه های نازک چوب پنبه نگاه کرد. او تعداد زیادی خانه خالی دید که در کنار هم قرار گرفته بودند و هر یک از این خانه های کوچک را یک سلول نامید، چون او را به یاد سلول های زندان می‌انداخت. هوک اولین کسی بود که سلول را دید.
● یک آشنایی ساده
در این بخش، می‌توانید پاره ای اطلاعات ابتدایی در مورد سلولها پیدا کنید. ما در این قسمت شما را با ویژگی‌ها ی مشخصه سلول، انواع آن، و برخی از فرآیندهای سلولی (مانند تولید مثل و تبدیل انرژی) آشنا می‌کنیم.
● فعالیت های سلول
در این قسمت با هم نگاهی به ویژگی هایی از سلول می‌اندازیم که نقش مهمی در انجام فعالیتهای عادی آن دارند.
● آن روزها اوضاع چطور بود؟
در ابتدا اکسیژن آزاد موجود در جو کم بود. ازن هم نبود که تابش ماوراء بنفش آفتاب را جذب کند. این شرایط باعث شد که اولین مولکولهای آلی ساده تشکیل شوند. آزمایشهایی که در شرایط مشابهی در لابراتورها انجام شده، نشان می‌دهد که امکان شکل گیری مولکولهای آلی در این شرایط بسیار بالاست. اگر گازهایی مثل CO۲، CH۴، NH۳ و H۲ را به همراه آب حرارت دهیم و سپس با تابش ماوراء بنفش به آنها انرژی بدهیم، مولکولها با هم واکنش می‌دهند و مواد آلی ایجاد می‌کنند. جالب است که این مواد، همانهایی هستند که اساسی ترین مواد درون سلول هستند، یعنی اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها، قند و اسیدهای چرب.
● مولکولهای نوکلئوتید، می‌توانند تکثیر شوند
اسیدهای نوکلئیک و اسیدهای آمینه در کنار هم قرار گیرند و مولکولهای بلندی تشکیل دهند. مولکول بزرگ حاصل از اسیدهای آمینه، پلی پپتید و مولکول حاصل از اسیدهای نوکلئیک، پلی نوکلئوتید نامیده می‌شود. این مولکولها می‌توانند فرآیند سنتز خودشان را هدایت کنند. سنتز یعنی ساخت یک ماده شیمیایی. برای مثال، یک پلی نوکلئوتید در شرایط مناسب، پایه ای برای ساخت یک مولکول مشابه دیگر خواهد بود.
اما برای اینکه یک مولکول پلی نوکلئوتید از روی دیگری ساخته شود، حضور کاتالیزورهای پروتئینی (آنزیم ها) ضروری است، چون این روند بسیار کند است. در زمانهای دور، چنین مولکولهایی وجود نداشت؛ در عوض یونهای فلزی و مواد معدنی نقش کاتالیزور را ایفا کردند. با گذشت زمان، به مرور پلی نوکلئوتیدهای بیشتری ایجاد شد.
● انتخاب طبیعت دست به کار می‌شود
وقتی یک پلی نوکلئوتید با رونویسی از یک مولکول مشابه ایجاد می‌شود، امکان اشتباه نیز هست. هر یک از این اشتباهها باعث تغییر ساختار مولکول جدید می‌شود. پس همه پلی نوکلئوتیدهای تولید شده مثل هم نیستند و خواص متفاوتی دارند. وقتی این مولکولها در شرایط مختلف طبیعی از قبیل دماهای بالا، اسیدها، قلیاها و مواد شیمیایی، تابش نور و ... قرار می‌گیرند، عده ای از آنها از بین می‌روند و عده ای دیگر باقی می‌مانند. در آخر، مولکولهایی باقی می‌مانند که بهتر بتوانند خود را با شرایط محیط وفق دهند.
هیچ کس مطمئن نیست که اولین سلول چگونه به وجود آمد، اما اکثر دانشمندان معتقدند که روند طی شده چیزی شبیه این بود:
حدود ۵/۳ الی ۴ بیلیون سال قبل، تحول جدیدی ایجاد شد. زنجیرهای مختلف نوکلئوتیدی به دنبال منابع بیشتری بودند تا هر کدام تکثیر خود را سرعت دهند. برای این کار دیگر نمی شد به کاتالیزورهای قبلی اکتفا کرد. پس هر پلی نوکلئوتیدها شروع به تولید پلی پپتیدهایی کرد که فرآیند تکثیر از روی خودش را تسریع کند. نمی دانیم این تغییر و تحول چگونه ایجاد شد و چطور مولکول های نوکلئوتیدی این توانایی را یافتند که سنتز پلی پپتیدها را کنترل کنند، اما این اساسی ترین قدم به سمت ایجاد اولین سلول بود.
● اولین سلول
برای اینکه تکثیر پلی نوکلئوتیدها به کمک پلی پپتید با اطمینان بیشتری انجام شود، باید پلی نوکلئوتید جدید به همراه آنزیم های مورد نیاز آن در یک محیط مناسب و بسته قرار می‌گرفت. این همان چیزی است که ما امروز هم می‌بینیم. کار غشای سلول اینست که اطراف اندامهای سلولی را فراگیرد و از آنها محافظت کند. از آنجایی که مواد شیمیایی نمی توانند به راحتی وارد این محیط شوند، امکان کنترل واکنش های شیمیایی درون سلول وجود دارد. شاید اولین غشای سلولی به طور کاملا اتفاقی از کنار هم قرار گرفتن چند مولکول فسفولیپید (چربی هایی که فسفر هم در مولکولشان وجود دارد) شکل گرفت. شاید هم حقیقت چیز دیگری باشد.
خانواده های مختلفی از سلولها وجود دارد، از باکتری و قارچ تا سلولهای حیوانی و گیاهی. معمولا در جانواران پیچیده، انواع مختلفی از سلولها با هم دیده می‌شوند. در این بخش با انواع گوناگون سلولها آشنا خواهید شد. یکی از مطالب زیر را انتخاب کنید تا با هم پیش برویم.
● اجزای سلول
سلولها برای اینکه بتوانند کارهای خود را به خوبی انجام دهند به نحوی تکامل پیدا کرده اند که دارای اندامهای مختلفی باشند. هر یک از این بخشها برای انجام وظیفه خاصی تکامل پیدا کرده است. مثلا هسته مرکز اطلاعات ژنتیکی است و اسکلت سلولی حفاظت از سلول را به عهده دارد. می‌خواهیم با هم به درون سلول سفر کنیم و با کار اجزای مختلف آن آشنا شویم.
▪ غشای سلول
غشا در ابتدا دیواره ساده ای بود که سلول را از محیط اطرافش جدا می‌کرد، اما به مرور زمان تکامل پیدا کرد. بر روی سطح غشا تعداد زیادی گیرنده برای مواد مختلف ایجاد شده است.
▪ دیواره سلولی
در سلولهای گیاهی، یک جدار سخت اطراف سلول را فرا گرفته است. این جداره باعث استحکام بیشتر سلول می‌شود.
▪ سیتوپلاسم
بیشتر اجزای سلول در این قسمت قرار دارند. برای این که کارها درست انجام شود، آنها مدام به هم پیام می‌فرستند.
▪ هسته
هسته مرکز کنترل تمام فعالیتهای درون سلول است. تمام اطلاعات ژنتیکی در این بخش ذخیره شده اند.

صادق بهداد

منبع : مدرسه اینترنتی تبیان