نجفی زاده

ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ناوردایی و اختلال)

۱ مرداد ۱۳۹۳ najafizadeh بدون دیدگاه

ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ناوردایی و اختلال)

ژاک مونو: ناوردایی و اختلال

ژاک مونو: تصادف و ضرورت. سوی، ۱۹۷۰، (نسخۀ فارسی)، www.najafizadeh.ir

Jacques Monod: le hasard et la nécessité, Seuil, 1970: essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne

Jacques Monod: le hasard et la nécessité: Invariance et Perturbations

Jacques Monod: Le hasard et la nécessité. Essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne

ژاک مونو. تصادف و ضرورت. نوشته‌ای در بارۀ فلسفۀ طبیعی در زیست‌شناسی نوین، سوی، ۱۹۷۰

(برای دیدن نسخۀ اصلی، بنگرید به:) http://sdrv.ms/Yz8tM

Jacques Monod: Invariance et Perturbations

تصادف و ضرورت: ناوردایی و اختلال

فصل پنجم: صفحۀ ۱۳۱

Le hasard et la nécessité: Invariance et Perturbations

ژاک مونو: ناوردایی واختلال

تفکّر غرب که حدود سه هزار سال پیش، در جزایر ایونی زاده شده است، از آن زمان تاکنون به دو بینش، که به‌ظاهر مخالف هم است، تقسیم شده است: بنا بر یکی از این دو فلسفه، واقعیّت درست و نهایی جهان تنها می‌تواند در صورت‌های کاملاً تغییرناپذیر، به‌ذات ناوردا باشد. بنا بر دیگری، به‌عکس، تنها واقعیّت جهان در حرکت است و در تکامل.

افلاطون و هراکلیتوس

روشن است که این معرفت‌شناسی‌‌های متافیزیکی، از افلاطون گرفته تا وایتهد، و از هراکلیتوس تا هگل و مارکس، همواره پیوند نزدیکی با نظرات اخلاقی و سیاسی مؤلّفین خود داشته است. این بناهای مرامی، که چون اصول ماتقّدم ارائه می‌شد، درواقع ساخته‌هایی مؤخرّ بود با آن هدف تا نظریّۀ اخلاقی –سیاسی مفروضی را درست قلمداد کند^۱.

تنها اصل ماتقدّم برای علم اصل موضوع عینیّت است که آن را از شرکت در این بحث معذور می‌کند، یا ترجیحاً به آن اجازۀ شرکت در این بحث را نمی‌دهد. علم تکامل را مطالعه می‌کند، خواه تکامل جهان باشد، یا نظام‌هایی مانند زیست‌کره، و ازجمله انسان باشد، که جهان آن‌ها را دربر دارد. می‌دانیم که هر پدیده‌ای، هر رویدادی، هر شناختی برهم‌کنش‌هایی را ایحاب می‌کند، که خود سبب تغییراتی در درون اجزاء سازندۀ یک نظام می‌شود. این مفهوم بااین‌همه به‌هیچ‌وجه با این فکر که مجموعه‌های تغییرناپذیری در ساختار جهان وجود دارد، ناسازگار نیست. درست به‌عکس، راهبرد اصولی علم در تحلیل پدیده‌ها کشف آن چیزهایی است که ناورداست. هر قانون فیزیکی، درست مانند هر استنتاج ریاضی، رابطۀ ناوردایی را مشخّص می‌کند؛ اصولی‌ترین گزاره‌های علم، اصول موضوعۀ عامّ پایستگی است. به‌سادگی می‌توان دید، که تحلیل پدیده‌ای دلخواه، در هر مثالی که انتخاب کنیم، جز با مفاهیم ناوردایی که در درون آن پدیده حفظ شده است، ممکن نیست . روشن‌ترین مثال شاید صورتبندی قوانین جنبش باشد، که به کشف معادلات دیفرانسیل انجامید، یعنی به کشف وسیله‌ای، تا بتوانیم تغییر را با آن چیزهایی معیّن کنیم که تغییر نمی‌کند.

به‌یقین می‌توان از خود پرسید که آیا همۀ ناوردایی‌ها، قرینگی‌ها و پابستگی‌ها، که چارچوب بحث علمی را می‌سازد، خیالاتی نیست که به‌جای واقعیّت نشسته است، تا از آن تصویری کاربردی به‌دست دهد، که از طرفی از جوهری خالی شده است، امّا برای منطقی دست‌یافتنی شده است، که خود براصلی از هویت استوار است که انتزاعی محض است، که شاید “قراردادی” است. قراردادی که امّا عقل بشر به‌ظاهر نمی‌تواند از آن چشم‌پوشی کند.

در اینجا به این مسئلۀ کلاسیک اشاره می‌کنم که انقلاب کوانتومی وضع آن را عمیقاً تغییر داد. اصل هویّت، در علوم کلاسیک به‌عنوان اصل موضوعی فیزیک کلاسیک وجود ندارد. این اصل مانند عملیّات منطقی به‌کار می‌رود،بی‌آنکه لازم باشد تا فرض کنیم که با واقعیّتی ذاتی متناظر است. امّا در فیزیک جدید این وضع کاملاً به‌صورتی دیگر است. در اینجا یکی از اساسی‌ترین اصول، هویّت مطلق دو اتم است که یک حالت کوانتومی دارد^۲. به این سبب هم مکانیک کوانتومی ارزش مختصاتی مطلق، که دیگر نمی‌توان آن را کامل‌تر کرد، بر قرینگی اتمی و ملکولی در نظریّۀ کوانتومی قائل است . به نظر می‌رسد که امروز دیگر نتوان اصل هویّت را به وضع قاعده‌ای ساده محدود کرد که می‌تواند راهنمای فکر باشد. باید پذیرفت که این اصل در مقیاس کوانتومی دست‌کم بیانگر واقعیّتی ذاتی است.

هرچه بخواهد نتیحۀ آن باشد، در علم عنصری افلاطونی پابرجاست، و پابرجا خواهد ماند،که نمی‌توانیم از آن فارغ شویم، بی‌آنکه علم را ویران کنیم. در گوناگونی بی‌شمار پدیده‌های منفرد، علم تنها می‌تواند در جستجوی تغییرناپذیرها باشد.

* * * *

ناورداهای کالبد‌شناختی

طبیعیّون بزرگ سدۀ نوزدهم بعد از کوویه (و گوته )،با خواسته‌هایی “افلاطونی” در جستجوی نظاممند ناورداهای کالبد‌شناختی بودند. زیست‌شناسان کنونی شاید هنوز هم به‌درستی معترف به نبوغ چنین مردانی نیستند،که توانستند باوجودگوناگونی حیرت‌انگیز ریخت‌شناختی و شیوۀ زیست موجودات زنده، دست‌کم شمار محدودی از طرح‌های کالبد‌شناختی را بشناسند،که هریک از آن‌ها در درون گروه مسخصّۀ خود ناوردا بود،اگرچه آن‌ها امّا نتوانستند “شکلی” واحد را بشناسند. شاید تشخیص اینکه سگ آبی پستانداری بسیار نزدیک به گوشت‌خواران روی زمین بود، چندان کار دشواری نبود. امّا تشخیص طرحی اساسی که در کالبد‌شناسی نیام‌داران و مهره‌داران مشترک باشد،تا بتوان آن‌ها را در شاخۀ طناب‌داران دسته‌بندی کرد،کاری بسیار دشوارتر بوده است.و از اینها دشوارتر این بود تا نزدیکی میان طناب‌داران و خارداران را دریابیم. امّا در این هم شکّی نیست که تیغ‌پشت‌های آبی، آن‌چنان‌که شیمی‌زیستی آن را تائید می‌کند، با ما خویشاوندی بسیار نزدیک‌تری دارند، تا اعضاء برخی از دسته‌های تکامل‌یافته‌تر مانند سرپایان.

و به‌سبب این کارهای بزرگ در پژوهش در راه یافتن طرح اساسی سازمانی است که بنای جانورشناسی کلاسیک و دیرین‌شناسی افراشته شد؛ بنائی که ساختارش نظریّۀ تکامل را هم یادآوری می‌کند و هم درستی آن را نشان می‌دهد.

کثرت گونه‌ها چون برجای می‌ماند، ناگزیر شدیم تا این را هم کاملاً بپذیریم که طرح‌های سازمانی ماکروسکوپی پرشماری در زیست‌کره بایکدیگر همزیستی دارد که از بنیان با یکدیگر فرق دارد. میان یک جلبک آبی‌رنگ، یک خیسه، یک ماهی‌مرکّب، و انسان، برای مثال، چه چیز مشترکی وجود دارد؟ کشف سلّول و نظریّۀ سلّولی این امکان را فراهم کرد تا یکتایی نوینی را در این گوناگونی به‌چشم ببینیم. امّا باید بیشتر منتظر پیشرفت زیست‌شیمی طیّ دومّین ربع سدۀ بیستم می‌ماندیم تا آنکه وحدت استوار و عمیق دنیای موجودات زنده به‌تمامی برما در مقیاس میکروسکوپی آشکار شود. امروز می‌دانیم که ماشین شیمیایی وجود دارد،که اساساً،از باکتری‌ گرفته تا انسان، چه در ساختارهایش و چه در طرزکارش یکی است.

ناورداهای شیمیایی

۱- در ساختار: همۀ موجودات زنده، بی‌استثناء، از دو دستۀ اصلی ماکروملکول‌های یکسانی، یعنی از پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیکی تشکیل شده است. به‌علاوه این ماکروملکول‌ها، نزد همۀ موجودات زنده، از راه به‌هم پیوستگی رادیکال‌های یکسانی با شماری محدود تشکیل شده است: بیست اسید آمینه برای پروتئین‌ها و چهار نوع نوکلئوتید برای اسیدهای نوکلئیکی.

۲- از نظر طرزکار: واکنش‌های یکسانی و یا ترجیحاً توالی‌هایی از واکنش‌ها را همۀ ارگانیسم‌ها برای عملیّات شیمیایی اساسی خود به‌کار می‌گیرند: برانگیختن و ذخیره‌کردن پتانسیل شیمیایی، زیست‌آمایی اجزاء سازندۀ سلّولی.

در بارۀ موضوع مهمّ سوخت‌و‌ساز، امّا انواع پرشماری وجود دارد،که متناظر با سازگاری‌های مختلف کارکردی است. امّا همۀ آن‌ها به‌تقریبی همیشه شامل استفاده‌های تازه‌ای از توالی‌های سوخت‌وسازی کلّی است،که درآغاز به کارهای دیگری گمارده شده بود. برای مثال پرندگان و پستانداران ازت را به شکل‌های مختلف دفع می‌کنند. پرندگان اسید اوریک دفع می‌کنند و پستانداران اوره. امّا پرندگان اسید اوریک را از راهی سنتز می‌کنندکه تنها تغییری است، درآغاز اندک، از توالی واکنش‌هایی که نزد همۀ ارگانیسم‌ها نوکلئوتیدها را سنتز می‌کند که به آن‌ها نوکلئوتیدهای پوریک (اجزاء سازندۀ همۀ اسیدهای نوکلیئکی ) می‌گویند. سنتز اوره نزد پستانداران هم نتیجۀ تغییری در یک راه سوخت وسازی است که آن هم عمومیّت دارد: راهی که به سنتز آرژینین می‌انجامد، اسد آمینه‌ای که در همۀ پروتین‌ها موجود است. در این باره می‌توان به‌سادگی نمونه‌های زیادی را برشمرد.

این زیست‌شناسان نسل من بودند که این یگانگی تقریبی در شیمی سلّولی را در همۀ زیست‌کره آشکار کردند. از آغاز سال ۱۹۵۰ به این نکته یقین داشتیم و انتشار هر نوشتۀ تازه‌ای دلیلی بیشتر بر آن بود. امید “افلاطونیانی” که بیش ازهمه به آن دلبسته بودند، نمی‌توانست بیش از این تحقّق پیدا کند.

امّا به نظر می‌رسید که این آشکارگی گام‌به‌گام “صورت” فراگیر شیمی‌ سلّولی، مسئلۀ ناوردایی تکثیریابنده را بازهم حادتر کرده باشد و تناقض آن را آشکارتر. اگر ازنظر شیمیایی اجزاء سازنده یکسان‌ است و از راه‌های یکسان نزد همۀ موجودات زنده آمایش می‌شود، پس چه‌چیزی سرچشمۀ گوناگونی شگفت‌انگیز ریخت‌شناختی و فیزیولوژیکی آن‌هاست؟ و افزون بر آن، چگونه هر گونه‌ای،که از مصالح یکسانی استفاده می‌کند،و دگرگونی‌های شیمیایی یکسانی را، مانند همۀ گونه‌های دیگر، اعمال می‌کند، می‌تواند معیار ساختاری‌ای را حفظ کند که طیّ نسل‌ها ناوردا باقی می‌ماند، به‌طوری‌که آن گونه را متفاوت می‌کند و از دیگران متمایز؟

امروز راه‌حلّ این مسئله را دردست داریم.اجزاء سازندۀ فراگیر، یعنی نوکلئوتیدها از یک طرف، و اسیدهای آمینه از طرف دیگر، هم‌ارز منطقی الفبایی است که ساختار با آن نوشته می‌شود، و درنتیجه کارکرد‌های اجتماع‌پذیر خاصّ پروتئین‌ها. با این الفبا، می‌توان ساختارها و کارایی‌هایی را نوشت که زیست‌کره آن‌ها را درخود دارد. به‌علاوه این تولیدمثل بی‌تغییر در هر نسل سلّولی از متن نوشته‌شده، به شکل توالی‌ای از نوکلئوتیدهای در DNA است،که ناوردایی را در هریک از گونه‌ها حفظ می‌کند .

DNA، ناوردای اساسی

DNA همان ناوردای اساسی زیست‌شناختی است. به همین دلیل است که به تعریفی که مندل از ژن به‌دست می‌دهد، و آن را حامل ناوردای خصیصه‌های ارثی می‌داند، و به تشخیص آوری از هویّت شیمیایی آن (که هرشی هم آن را تأیید کرد) و به کار واتسون و کریک در روشن‌کردن بنیان‌های ساختاری ناوردایی تکثیریابنده، باید بی‌چون‌وچرا به‌عنوان اساسی‌ترین کشفیّاتی نگریست که در زیست‌شناسی تاکنون روی داده است. برهمۀ این‌ها باید نظریّۀ تکامل گزینشی را افزود که توانست اهمیّت و قطعیّت خود را به‌سبب چنین کشفیّاتی بیاید.

ساختار DNA، و اینکه چگونه چنین ساختاری به توانایی خود آگاه می‌شود تا نسخه‌ای دقیق از توالی نوکلئوتیدی خود را، که یک ژن را مشخّص می‌کند، اجرا کند، ماشین شیمیایی که توالی نوکلئوتیدهای یک پاره DNA را به توالی‌ای از اسیدهای آمینه در یک پروتئین را ترجمه می‌کند، همۀ این واقعیّات و مفاهیم به‌تفصیل و به‌طرزی عالی به غیر‌متخصّصین ارائه شده است. در اینجا به یادآوری آن‌ها به‌طور مشروح نمی‌پردازیم^۳. گرتۀ زیر، که به‌طور نمادین فقط دو فرآیند تکثیر و ترجمه را نشان می‌دهد، برای بحث ما، به‌عنوان پایۀ آن، کفایت می‌کند:

از بالا به پایین:

دو توالی دوتایی یکسان (تکثیر)؛ دو توالی از نوکلئوتیدهای مکمّل (ترجمه)؛ توالی خطّی از رادیکال‌های آمینو – اسیدها (عبارت)؛ به‌خودپیچیدگی توالی خطّی اسیدهای آمینه

اوِّلین نکته‌ای که باید روشن شود، این است که “راز” تکثیرتغییرناپذیر DNA در درون خاصیّت مکمّلی شیمی فضایی مجتمع غیراشتراکی‌ای قرار دارد که دو رشتۀ به‌هم‌پیوسته در ملکول آن را می‌سازد. به‌این‌ترتیب می‌بینیم که اصل اساسی اجتماع‌پذیری فضاویژه، که توضیحی از خواص پروتئین‌ها در قائل‌شدن به فرق به‌دست می‌دهد، به‌نوبه‌خود در بنیان خواصّ تکثیرپذیری در DNA است.امّا در DNA ساختار توپولوژیکی مجتمع، بسیار ساده‌تر از همان ساختارها در مجتمع پروتئین‌هاست، به‌طوری‌که همین سادگی به مکانیک تکثیرپذیری امکان می‌دهد تا کار کند. ساختار شیمیایی فضایی یکی از دو رشته را درواقع توالی‌ای(پیاپی‌ای) از رادیکال‌هایی کاملاً معیّن می‌کند که آن را می‌سازد، و این کار درست به این دلیل که هریک از چهار رادیکال (به دلیل محدودیّت در شکل فضایی خود) تنها منفرداً با یکی از سه رادیکال می‌تواند بپیوندد. ازاینجا نتیجه می‌شود که :

۱- ساختار فضایی این مجتمع را می‌توان کاملاً با دو بعد نمایش داد، که از این دو یکی محدود است و در هر نقطۀ خود یک زوج نوکلئوتید دارد که یکی مکمّل دیگری است، درحالی‌که دیگری یک توالی دارد که می‌تواند به‌قوّه شمار نامحدودی از چنین زوج‌هایی داشته باشد؛

۲- با داشتن یکی از دو رشته(به‌دلخواه)،توالی مکمّل می‌تواند گام‌به‌گام با افزوده‌شدن پی‌درپی نوکلئوتیدها به آن تشکیل شود، درحالی‌که هریک ازآن‌ها را شریک فضایی‌اش، که ازپیش تعیین شده است،”انتخاب” می‌کند. به‌این‌ترتیب است که هریک از دو رشته ساختار رشتۀ مکمّل را به‌دیگری تحمیل می‌‌‌کند تا بتواند همۀ مجتمع را ازنو بسازد.

ساختار کلّی مولکول DNA از ساده‌ترین و محتمل‌ترین ساختار‌هایی است که یک ماکرومولکول می‌تواند بپذیرد که از راه بسپارش خطّی رادیکال‌های مشابه درست شده است: ساختار یک رشتۀ مارپیچی با دو عمل تقارن، یک انتقال و یک چرخش معیّن می‌شود. درنتیجه می‌توان آن را به‌دلیل نظم ساختاریش درمجموع، چون بلوری رشته‌ای دانست. امّا اگر ساختار ظریف آن را هم به‌حساب بیاوریم، می‌توانیم بگوییم که با بلوری غیرمتناوب سروکار داریم، زیراکه توالی زوج‌های پایه در اینجا مکرّر نیست.این نکته هم مهمّ است که بگوییم این توالی کاملاً “آزاد” است، به‌این‌معنی که هیچ گونه محدودیتّی را ساختار درمجموعۀ خود به آن تحمیل نکرده است، به‌طوری‌که آن می‌تواند با همۀ توالی‌های ممکن کنار بیاید.

چنانچه دیدیم تشکیل این ساختار را می‌توان با تشکیل یک بلور کاملاً مقایسه کرد. هر جزء توالی در هر یک از دو رشته مانند هستۀ بلوری است، که مولکول‌هایی را برمی‌گزیند و هدایت می‌کند که به‌خودی‌خود می‌آید تا به آن بپیوندد، به‌طوری‌که رشد بلور ممکن می‌شود. دو رشتۀ مکمّل که به‌طور مصنوعی از یکدیگر جدا بود، به‌خودی‌خود دوباره مجتمع خاصّ را می‌سازد، در حالی‌که هریک شریک خود را در میان هزاران‌هزار و یا میلیون‌ها توالی دیگر به‌تقریبی بی‌اشتباه برمی‌گزیند.

امّا رشد هریک از دو رشته تشکیل پیوند‌های اشتراکی را ایجاب می‌کند که نوکلئوتیدها را پی‌درپی به یکدیگر مرتبط می‌کند. این پیوندها نمی‌تواند به‌خودی‌خود تشکیل شود: به منبع پتانسیل شیمیایی و یک کاتالیزر نیاز است. منبع این پتانسیل در برخی از پیوندهاست که در خود نوکلئوتیدها حاضر است، امّا در جریان واکنش چگالش این پیوندها ازهم می‌گسلد. این واکنش را آنزیم DNA پلی‌مراز کاتالیزه می‌کند.این آنزیم‌ دربرابر توالی‌ای که رشتۀ ازپیش‌موجود آن را مشخّص می‌کند “بی‌اعتنا” است.به‌علاوه، این مطلب به اثبات رسیده است که چگالش مونونوکلئوتیدهایی که کاتالیزورهای غیرآنزیمی آن‌ها را فعّال کرده است، درعمل از راه جفت‌شدن به‌خودی‌خود آنها با پلی‌نوکلئوتیدی ازپیش‌موجود راهبری می‌شود^۴. امّا مسلّم این است که هرچند آنزیم آن توالی را مشخّص نمی‌کند، امّا به‌دقّت در رونویسی مکمّل، یعنی به درستی انتقال اطّلاعات کمک می‌کند. آن‌چنان‌که تجربه نشان می‌دهد، این دقّت بسیار زیاد است، امّا چون این دقتّ به فرایندی میکروسکوپی مربوط است، نمی‌تواند مطلق باشد. به‌زودی به این نکتۀ مهم برمی‌گردیم .

* * * *

ترجمۀ کد

سازوکار ترجمۀ توالی نوکلئوتیدها به توالی اسیدهای آمینه در اصول خود بسیار پیچیده‌تر از سازوکار تکثیر است . فرایند تکثیر را، چنان‌که پیشتر دیدیم، می‌توان به‌طور قطعی با برهم‌کنش‌های فضاویژۀ مستقیم میان توالی‌ای پلی‌نوکلئوتیدی، که کار زهدان را می‌کند، و نوکلئوتیدهایی که می‌آیند تا به آن یپیوندند، توضیح داد. در مورد ترجمه هم، این برهم‌کنش‌های فضاویژۀ غیراشتراکی است که انتقال اطّلاعات را ممکن می‌کند. امّا این برهم‌کنش‌های راهبر چندین مرحلۀ پی‌درپی دارد که چندین جزء سازنده را وارد عمل می‌کند، که هر یک از آن‌ها منحصراً شریک کاری مستقیم خود را می‌شناسد. آن اجزاء سازنده‌ای که در اوّل زنجیرۀ انتقال وارد عمل می‌شود، به‌کلّی از آنچه در سر دیگر زنجیره “می‌گذرد” بی‌خبر است. و اگرچه درست است که کد ژنتیک به زبان شیمی فضایی نوشته شده است، که هر حرفش ازتوالی‌ای درست شده است که سه نوکلئوتید(یک سه‌قلو) در DNA دارد،که هریک، یک اسیدآمینه (در میان بیست) را در پلی‌پپتید مشخّص می‌کند، امّا هیچ رابطۀ فضایی مستقیمی میان یک سه‌قلوی کد‌نویس و اسید آمینۀ کدشده وجود ندارد.

ازاینجا نتیجه‌ای بسیار مهم به‌دست می‌آید، یعنی اینکه این کد در زیست‌کره فراگیر است، از نظر شیمیایی کاملاً خودسر به نظر می‌آید، به این معنی که انتقال اطّلاعات می‌توانست به‌خوبی براساس قرارداد دیگری صورت گیرد^۵. در این مورد جهش‌هایی را می‌شناسیم، که با تغییر ساختار برخی از اجزاء سازندۀ سازوکار ترجمه، سبب تغییراتی در تفسیر برخی از سه‌قلوها می‌شود، و درنتیجه اشتباهاتی(باتوجّه به قرارداد جاری) به زیان ارگانیسم به‌بار می‌آورد.

وجه کاملاً مکانیکی و حتّی “فنّی” فرایند ترجمه هم ارزش دارد تا ذکر شود. برهم‌کنش‌های پی‌درپی‌ اجزاء سازندۀ مختلفی، که در هر مرحله وارد عمل می‌شود، تا به پلی‌پپتید درحال‌ساخت بیانجامد، جزء‌به‌جزء به سطح یک جزء سازنده(ریبوزوم) افزوده می‌شود، به‌طوری‌که این کار را می‌توان با ماشین‌افزاری مقایسه کرد که قطعۀ درحال‌ساخت را گام‌به‌گام با چرخ‌دنده‌های خود به‌پیش می‌برد؛ همه این فرایند فکر ما را، بی‌آنکه بتوانیم جلوی خود را بگیریم، متوجّه یک زنجیرۀ تولید در یک کارخانه ابزارسازی می‌کند.

این مکانیک دقیق میکروسکوپی سبب می‌شود تا فرایند ترجمه، نزد ارگانیسم‌های عادی درمجموع با اطمینان انجام شود. شاید اشتباهاتی وجود داشته باشد، امّا اشتباهات آنقدر کم پیش می‌آید که میانگین آماری‌ای از آن‌ها دردست نداریم که بتوان از آن استفاده کرد. ازآنجایی‌که کد هیچ ابهامی ندارد(در ترجمۀ DNA به پروتئین)، از آن نتیجه می‌شود که توالی نوکلئوتیدها در پارۀ DNA، توالی اسیدهای آمینه در پلی پپتید متناظر را کاملاً معیّن می‌کند. و به‌علاوه، آن‌طورکه دیدیم (ژاک مونو: تصادف و ضرورت (هستی‌زایی مولکولی))، توالی پلی‌پپتیدی آن ساختار به‌هم پیحیده‌ای را کاملاً مشخّص می‌کند(در شرایط اوّلیّۀ عادی)،که پس از آنکه قوام پیدا کرد، آن را می‌پذیرد، درنتیجه “تفسیر” ساختاری، یعنی کارکردی، اطّلاعات ژنتیکی بی‌ابهام است، مستحکم است. ‌هیچ افزایش تکمیلی اطّلاعات (به‌جز اطّلاعات ژنتیتکی) نه لازم است ونه به‌ظاهر ممکن، زیراکه سازوکار، آن‌طورکه آن را می‌شناسیم، جایی برای چنین کارهایی باقی نمی‌گذارد.و چون همۀ ساختارها وکارایی‌های ارگانیسم‌ها برایند ساختار‌ها و فعّالیّت‌های پروتیئن‌های است که سازوکار را می‌سازد، پس باید این‌طور درنظر داشته باشیم، که ارگانیسم به‌تمامی بیان پس‌زایشی نهایی پیام ژنتیکی را دربر دارد.

برگشت‌ناپذیری ترجمه

و سرانجام باید این را هم افزود – و این نکته بسیار مهم است – که سازوکارترجمه به‌صراحت برگشت‌ناپذیر است. هرگز نه دیده شده، و نه حتّی می‌توان تصّورش را کرد که “اطّلاعات” در جهت عکس، یعنی از پروتئین به DNA منتقل شود. این شناخت بر مجموعه‌ای از مشاهدات آن‌چنان کامل و مطمئنی استوار است، و نتایجش به‌خصوص برای نظریّۀ تکامل امروز به‌قدری اهمیّت دارد، که باید به آن چون یکی از اصول اساسی زیست‌شناسی نوین نگریست. از اینجا این نتیجه به‌دست می‌آید که سازوکار ممکنی وجود ندارد که از راه آن ساختار و کارایی‌های یک پروتئین را بتوان تغییر داد، و این تغییرات، حتی جزئاً بتواند به نسل دیگری منتقل شود، مگر آنکه این تغییرات نتیجۀ تغییری در دستورهایی باشد که یک پاره از توالی DNA آن‌ها را می‌نمایاند. و به‌عکس هیچ سازوکاری را نمی‌توان تصوّر کرد که از راه آن دستوری یا اطّلاعاتی ‌دلخواه بتواند به DNA منتقل شود^۶.

درنتیحه، همۀ این نظام به‌تمامی و کاملاً محافظه‌کار است، بسته بر روی خود است، و مطلقاً این توانایی را ندارد تا اطّلاعی، هرچه باشد، از دنیای بیرون به‌دست آورد.آن‌چنان‌که می‌بینیم، این نظام به‌دلیل خواّصش، به‌دلیل طرزکار ساعت میکروسکوپی‌اش،که روابطی میان DNA و پروتئین،میان ارگانیسم و محیط خود به‌طور یک‌طرفه برقرار می‌کند، هر تشریح “دیالکتیکی” را به چالش می‌کشد.این نظام در بنیاد خود دکارتی است و نه هگلی: سلّول به‌درستی یک ماشین است.

شاید این‌طور به‌نظر یرسد که این نظام‌ به‌دلیل ساختار خودش باید با هر تغییری، با هر تکاملی، مخالف باشد.شکّی نیست که همین‌طور هم هست، و ما هم در همین جا به توضیح^۷ واقعیّتی دست می‌یابیم که در حقیقت از خود تکامل بسیار متناقض‌تر است، یعنی به پایداری شگفت‌انگیز برخی از گونه‌ها که توانسته‌اند طی صدها میلیون سال تولید‌مثل کنند، بی‌آنکه تغییراتی چشم‌گیر در آن‌ها پدیدار شود.

* * * *

امّا فیزیک به ما می‌آموزد که هیچ موجودیّت میکروسکوپی‌ای نمی‌تواند از اختلالاتی از مرتبۀ کوانتومی‌ بگریزد(مگر درصفر مطلق، آن حدّ دست‌نیافتنی)، که انباشت آن‌ها، در درون یک نظام میکروسکوپی، به تغییری در ساختار، به‌آهستگی امّا به‌ناگزیر، نیانجامد.

موجودات زنده، باوجود دقتّی که دستگاه ازروی‌وسواس بر ترجمه اعمال می‌کند تا درستی آن را تضمین کند، از این قانون مستثنی نیستند.سالخوردگی و مرگ ارگانیسم‌های پرسلّولی را می‌توان ازاین راه جزئاً توضیح داد که اشتباهات تصادفی ترجمه روی‌ هم انباشته می‌شود، به‌طوری‌که سبب تغییری به‌خصوص در برخی از اجزاء سازنده‌ای می‌شود که مسئولیّت درستی ترجمه را به‌عهده دارد، بر بسامد این اشتباهات می‌افزاید تا اندک‌اندک ساختار ارگانیسم ناگزیر تباه می‌شود^۸.

اختلالات میکروسکوپی

سازوکار تکثیر هم نمی‌تواند از قوانین فیزیک، ازاختلال و ازحادثه بگریزد، بی‌‌آنکه قوانین فیزیک را نقض کند.برخی از این اختلالات سبب تغییراتی کم‌وبیش پنهان در برخی از عناصر یک توالی می‌شود . اشتباهات رونویسی به‌دلیل وفاداری کورکورانۀ این سازوکار، ،صرف‌نظر از دیگر اختلالات، به‌طور خودکار دوباره رونویسی می‌شود. آنها هم با همان درستی به تغییری در توالی اسیدهای آمینه ترجمه می‌شود که در پلی پپتیدی است که متناظر با پاره‌ای از DNA است که در آن چنین جهشی روی می‌دهد. امّا همین‌که این پلی‌پپتید، که بخشی از آن تازه است، برخود پیچید، “اهمیّت” کارکردی این جهش آشکار می‌شود.

در میان پژوهش‌های نوین در زیست‌شناسی، برخی از چشم گیرترین آنها چه ازنظر روش، و چه آنهایی که بیشترین اهمیّت را دارد، آن چیزی است که آن را زیست‌شناسی ژنتیکی(بنزر،یانوفسکی، برنر و کریک) می‌نامیم.این پژوهش‌ها ‌به‌ویژه امکان داد تا تحلیلی از انواع مختلف تغییرات تصادفی پنهان به‌دست دهیم که توالی‌ای از پلی‌نوکلئوتیدها در رشتۀ دوتایی DNA متحمل می‌شود. به‌این‌ترتیب توانستیم جهش‌های گوناگونی را شناسایی کنیم که به‌این علّت‌ها پدیدار شده است:

۱- جایگزنی یک زوج تنها از نوکلئوتید با زوج دیگر؛

۲- کم‌شدن یا افزوده‌شدن یک یا چند زوج از نوکلئوتیدها؛

۳- انوا ع مختلف “درهم‌ریختگی” که متن ژنتیکی را از راه وارونه‌کردن، تکرار، جابه‌جایی، و ادغام پاره‌هایی از توالی کم‌و‌بیش دراز، تغییر می‌دهد^۹.

می‌گوئیم که این تغییرات اتفاقی است، برحسب تصادف رخ داده است.و از آنجایی‌که این تغییرات تنها منشاء ممکن تغییرات متن ژنتیکی است، آنکه خود تنها حافظ ساختارهای توارثی ارگانیسم است، از آن الزاماً چنین نتیجه می‌شود که تصادف تنها در منشاء هر تازگی‌ای، هر آفرینشی در زیست‌کره است. تصادف محض، تنها تصادف، آزادی مطلق امّا کور،در بنیان بنای شگفت‌انگیز تکامل است: این مفهوم اساسی زیست‌شناسی امروز، دیگر فرضیّه‌ای در میان دیگر فرضیّات ممکن، و یا دست‌کم فرضیّاتی که تصّور آن‌ها می‌رود، نیست.این فرضیّه تنها فرضیّه‌ای است که می‌توان تصوّر کرد، تنها فرضیّه‌ای است که سازگار با واقعّاتی است که از مشاهده وتجربه برمی‌خیزد. و هیچ نشانه‌ای وجود ندارد تا گمان کنیم(یا امیدوار باشیم) که باید، یا آنکه می‌توانیم، در فکر خود بازبینی کنیم.

این مفهوم، بیش از دیگر مفاهیم ‌ همۀ علوم، مفهومی است که به مرکزیّت انسان یورش می‌برد، بیش از هر چیز دیگر برای موجودات زنده، که بسیار هم فرجام‌شناخت‌اند، یعنی خود ما، به‌طور شهودی پذیرفتنی نیست. پس این مفهوم و یا بهتر بگوییم این شبح است که باید مرام‌های حیات‌گرا و جان‌گرا، به‌هر‌قیمتی که باشد، بیرون کنند.و این نکته هم بسیار اهمیّت دارد تا روشن کنیم که کلمۀ تصادف را به چه معنایی می‌توان به‌کار برد و به چه معنایی باید به‌کار برده شود، آنگاه که حرف از جهش است که منشاء تکامل است. محتوای مفهوم تصادف ساده نیست، و از این کلمه در موقعیّت‌های کاملاً متفاوت از یکدیگر استفاده می‌شود. بهتر است در این باره چند نمونه بیاوریم.

عدم‌قطعیّت عملی و عدم‌قطعیّت ذاتی

در بازی با تاس و یا در رولت این کلمه را به‌کار می‌بریم و از حساب احتمالات هم استفاده می‌کنیم تا نتیجه نهایی یک بازی را پیش‌بینی کنیم. امّا این دو بازی‌ که مکانیکی محض است و ماکروسکوپی، تنها به این دلیل “تصادفی” است، چون درعمل ممکن نیست تا در پرتاب تاس و یا توپ کوچک رولت آن دقتّی را به‌کار بندیم که بر آن کفایت کند.مسلّم است که می‌توان مکانیکی در پرتاب بسیار دقیق تاس یا توپ را تصوّر کرد که بتواند بخش بزرگی از عدم‌قطعیّت در نتیجه را کاهش دهد. پس می‌گوییم که در بازی رولت عدم‌قطعیّت به عمل محض برمی‌گردد، ولی ذاتی نیست. به‌سادگی می‌توان دید که در نظریّۀ بسیاری ار پدیده‌ها، که در آن‌ها از مفهوم تصادف و حساب احتمالات استفاده می‌کنیم، این استفاده به دلایل روش‌شناختی محض است.

امّا وضعیّت‌های دیگری هم وجود دارد که در آن‌ها مفهوم تصادف، معنای ذاتی خود را می‌یابد، و دیگر به‌عمل مربوط نمی‌شود. این مورد را، برای مثال، می‌توانیم مورد “تصادف محض” بنامیم، یعنی موردی که نتیجۀ تقاطع دو زنجیرۀ علّی کاملاً مستقلّ از یکدیگر است. برای مثال فرض کنیم که دکتر دوپون را احضار می‌کنیم تا به عیادت فوری بیماری تازه برود، درحالی‌که درهمان زمان تعمیرکار دوبوا مشغول تعمیر فوری پشت‌بام ساختمانی در آن نزدیکی است. همین‌که دکتر دوپون از پای این عمارت رد می‌شود،تعمیرکار هم چکّش‌اش را از روی بی‌حواسی رها می‌کند. مسیر (جبری ) چکّش، مسیر عبور دکتر دوپون را قطع می‌کند، درنتیجه او هم درحال با فرقی شکافته می‌میرد. ما هم می‌گوییم که دکتر بداقبال بود .از چه کلمۀ دیگری می‌توانیم در مورد چنین حادثه‌ای استفاده کنیم،که آن را بنا بر طبیعتش نمی‌توان پیش‌بینی کرد؟ در اینجا باید تصادف را، تصادفی ذاتی بدانیم، که به دو رشته از رویدادهای کاملاً مستقلّ ازیکدیگر ملتصق است که برخوردشان با یکدیگر سبب این حادثه شده است.

امّا میان حوادثی هم که می‌تواند، یا می‌گذارد تا اشتباهی در تکثیر پیام ژنتیکی و نتایج کارکردیش پدیدار شود، استقلال کاملی وجود دارد. اثر کارکردی به ساختار پروتئین، به عمل پروتئینی که تغییر پیداکرده است، به برهم‌کنش‌هایی که موجب آن‌ها شده است، به برهم‌کنش‌هایی که آن‌ها را کاتالیزه می‌کند، بستگی دارد. همۀ این چیزها نه رابطه‌ای با خود حادثۀ جهش دارد، و نه با علّت‌های نردیک یا دور آن، هرچه بخواهد طبیعت این علّت‌ها باشد، جبری یا غیرجبری.

امِّا در مقیاسی میکروسکوپی، بازهم منشاء عدم‌قطعیّتی به‌مراتب ریشه‌دارتر وجود دارد که در درون ساختار کوانتومی خود مادّه است. امّا جهش، فی‌نفسه رویدادی میکروسکوپی، کوانتومی است که درنتیجه اصل عدم‌قطعیّت در مورد آن کاربرد دارد. چنین رویدادی را درنتیجه نمی‌توان بنا به طبیعتش ذاتاً پیش‌بینی کرد .

همان‌طور‌که می‌دانیم اصل عدم‌قطعیّت را برخی از بزرگ‌ترین فیزیک‌دانان کنونی هیچگاه تمام‌وکمال نپذیرفتند،ازآن میان اینشتین که می‌گفت نمی‌تواند قبول کند که “خدا تاس می‌ریزد”. برخی از مکاتب هم در آن مفهومی را می‌دیدند که تنها به عمل محض مربوط می‌شد، امّا ذاتی نبود. همۀ کوشش‌هایی که هدفش این بود تا نظریّۀکوانتومی را با ساختاری “ظریف‌تر” جایگزین کند، که در آنجا شاید این عدم‌قطعیّت از میان رفته باشد،به شکست انجامید، و به‌همین دلیل هم امروز شمار بسیار کمی از فیزیک‌دانان حاضراند قبول کنند که این اصل بتواند روزی از رشتۀ فیزیک برای همیشه حذف شود.

هرچه نتیجۀ این کار باشد، باید یادآوری کرد که حتّی اگر روزی باید اصل عدم‌قطعیّت کنار گذاشته شود، بازهم نمی‌توان علّت‌گرایی یک حهش در توالی DNA را - حتّی اگر به‌تمامی باشد -، و علّت‌گرایی تأثیرات کارکردی آن در سطح برهم‌کنش‌های پروتئین را، چیزی کمتر از “تصادف مطلق”، به معنایی دانست که در بالا با مثال تعمیرکار و دکتر دوپون تعریف کردیم. این رویداد درنتیجه در حوزۀ تصادف “ذاتی” باقی می‌ماند. مگر آنکه آشکارا به جهان لاپلاس باز گردیم، که در آنجا تصادف بنا به تعریف منتفی است، و در آن دکتر دوپون باید از همان روز اوّل به‌ضرب چکّش تعمیرکار دوبوا جان می‌داد.

تکامل: آفرینش مطلق و نه آشکارگی

بیاد داریم که برکسون در تکامل، بیان نیرویی آفریننده و مطلق را به این معنا می‌دید که نیرو به هیچ غایتی جز آفرینش درخود و برای خود نمی‌گراید. به این معنی او از بنیان با دیگر جان‌گرایان ( چه انگلس و تیار باشد و چه اثبات‌گرایان خوش‌بینی چون اسپنسر ) فرق دارد، که همگی در تکامل سیر شکوهمند برنامه‌ای را می‌دیدند که در چارچوب جهان نوشته شده است. برای آنها درنتیجه، تکامل به معنی آفرینش حقیقی نیست، بلکه منحصرا ً به معنی “آشکارگی” مقصود‌هایی است که تاکنون طبیعت ابراز نکرده است. درنتیجه این گرایش در رشد جنینی هم پیدایی‌ای را می‌بیند که از همان مرتبه است که در پیدایی‌ای که تکامل‌گرا است. براساس نظریّۀ نوین، مفهوم “آشکارگی” در رشد پس‌زایشی کاربرد دارد، و نه، به‌طور مسلّم، به پیدایی تکامل‌گرا. این پیدایی، درست به این دلیل که سرچشمه در چیزی دارد که ذاتاً نمی‌توان پیش‌بینی کرد، آفرینندۀ بدایع مطلق است. آیا این همگرایی ظاهری میان راه‌‌های متافیزیک برکسونی و راه‌های علم هم نتیجۀ یک تصادف محض است؟ شاید هم چنین نباشد: برکسون، هنرمند و شاعر، که ازقضا با علوم طبیعی زمان خود هم به‌خوبی آشنا بود، نمی‌توانست غناء خیره کنندۀ زیست‌کره را، گوناگونی اشکال و رفتاری که زیست‌کره سرشار از آن بود، در نیابد، آن چیزهایی که به‌نظر می‌رسد نشانی کم‌وبیش مستقیم از آن سخاوت خلاّقی باشد که خشک‌نشدنی است، که از هر قیدی آزاد است.

امّا آنجا که برکسون آشکارترین دلیل را این می‌دید که خود تکامل“اصل حیات” است، زیست‌شناسی امروز، به‌عکس می‌پذیرد که همۀ خواصّ موجودات زنده برسازوکار بنیادی پایستگی ملکولی استوار است.ازنظر زیست‌شناسی جدید، تکامل به‌هیچ وجه خاصیتّی از موجودات زنده نیست، زیراکه منشاء آن در خود نقص‌های سازوکار پایستگی است، که خود امتیار منحصربه‌فرد همین سازوکار است. درنتیجه باید گفت که همان منشاء اختلال، همان منشاء “صدا”، که در نظام غیرزنده، یعنی در نظامی که تکثیریابنده نیست،که اندک‌اندک هر ساختاری را نابود خواهد کرد، منشاء تکامل در زیست‌کره است،و همۀ آزادی خلاّق آن را ممکن می‌کند؛ و این به سبب این ذخیرۀ تصادف است،که هم به صدا کر است و هم به موسیقی: یعنی ساختار تکثیریابنده DNA. پایان

————————————————————————————————-

۱٫ Cf. Popper : The Open Society and lts Enemies, Routledge, Londres

(1945).

2. V. Weisskopf, in Symmetry and Function in biological systems

at the macromolecular level, Engstrom and Strandberg Ed., Nobel

Symposium N• Il, p. 28, Wiley and Sons, New York (1969).

3- بنگرید به ضمائم ۲: ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ضمائم)

۴٫ L. Orgel, Journal of Molecular Biology, 38, p. 381-393 (1968).

5- به این نکته در فصل هشتم باز می‌گردیم. بنگرید به: ژاک مونو: تصادف و ضرورت (مرزهای کنونی)

۶- (فقط در نسخۀ آلمانی):

۶٫ Einige Kritiker der französischen Ausgabe diese Buches (so z.B. Piaget) scheinen sich sehr gefreut zu haben, auf jüngste Beobachtungen verwiesen zu können, die – wie sie glauben- diese Feststellung hinfällig machen. Sie begründeten ihre Kritik mit Temins und Baltimores Entdeckung von Enzymen, die Operation der gewohnten, schon klassisch gewordenen Systeme umkehren können. Diese bedeutende Beobachtung verletzt indessen keineswegs den Grundsatz, dass die Übersetzung der Information aus der DNS (oder der RNS) in das Protein irreversibel ist. Die Autoren der Entdeckung (die sehr kompetente Molekularbiologen sind) haben natürlich eine derartige Behauptung nicht gemacht. Anm. d. Verf. Bei Durchsicht der Übersetzung.

به‌نظر می‌رسد که برخی از منتقیدین نسخۀ فرانسوی کتاب(ازآن‌جمله پیاژه)،از اینکه مطالعات اخیر این حرف ما را – آن‌طور‌که خود گمان می‌کنند- بی‌اساس نشان می‌دهد، ابراز خوشحالی زیادی کرده باشند.آن‌ها نقد خود را بر کشفیّات تمین و بالتی‌مور دربارۀ آنزیم استوار می‌دانند که بنابرآن می‌توان کار نظام‌های عادّی را، که امروز آن‌ها را کلاسیک می‌دانیم، وارونه کرد. این مطالعۀ ارزشمند به‌هیچ‌وجه این حکم را نقض نمی‌کند که ترجمۀ اطّلاعات از DNA (یا RNA) به پروتئین برگشت‌ناپذیر است.مؤلّفین این کشف (که خود زیست‌شناسان مولکولی بسیار خبره‌ای‌اند) مسلّمّاً چنین ادّعایی نکرده‌اند. یادداشت مؤلّف (ژاک مونو) بر مروری بر ترجمۀ آلمانی.

۷- بنگرید به توضیح جزئی آن در فصل هفتم: بنگرید به: ژاک مونو: تصادف و ضرورت (تکامل)

۸٫ Orgel, L.E., Proceedings of the National Academy of Science, 49, p. 517 (1963).

9- بنگرید به ضمائم ۲ : ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ضمائم)

فهرست مطالب:

پیشگفتار (ص ۹) ؛ بنگرید به: ژاک مونو: تصادف و ضرورت

فصل اوّل: دربارۀ اشیاء غریب (ص ۱۷)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (دربارۀ اشیاء غریب)

فصل دوم: حیات‌گرایی و جان‌گرایی (ص ۳۹)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (حیات‌گرایی و جان‌گرایی)

فصل سوم: شیاطین ماکسول (ص ۶۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (شیاطین ماکسول)

فصل چهارم: سیبرنتیک میکروسکوپی (ص ۸۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (سیبرنتیک میکروسکوپی)

فصل پنجم: هستی‌زایی مولکولی (ص ۱۰۹)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (هستی‌زایی مولکولی)

فصل ششم: ناوردایی و اختلال (ص ۱۳۱)

فصل هفتم: تکامل (ص ۱۵۳)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (تکامل)

فصل هشتم: مرز‌های کنونی (ص ۱۷۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (مرزهای کنونی)

فصل نهم: ملکوت و ظلمت (ص ۲۰۱)؛ژاک مونو: ملکوت و ظلمت

ضمایم (ص ۲۲۷): ۱- ساختار پروتئین؛ ۲- اسیدهای نوکلئیکی؛ ۳- کد ژنتیک؛ ۴- دربارۀ معنای اصل دوم ترمودینامیک؛ و یا: ژاک مونو: در بارۀ معنای اصل دوم ترمودینامیک؛ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ضمائم)

(شمارۀ صفحه به نسخۀ فرانسوی برخطّ کتاب در نشانی ما باز می‌گردد)

* * * *

حسین نجفی‌زاده (نجفی زاده)، تهران، مردادماه ۱۳۹۳

—————————————————————————

Kurztitelaufnahme:

ژاک مونو: تصادف و ضرورت. فصل ششم. سوی، ۱۹۷۰، (نسخۀ فارسی)، www.najafizadeh.ir

Jacques Monod: Le hasard et la nécessité. Essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne : chapitre 6

———————————————————————————————-

ژاک مونو: تصادف و ضرورت (هستی‌زایی مولکولی)

۲۷ تیر ۱۳۹۳ najafizadeh Comments off

ژاک مونو: تصادف و ضرورت (هستی‌زایی مولکولی)

ژاک مونو: هستی‌زایی مولکولی

ژاک مونو: تصادف و ضرورت. سوی، ۱۹۷۰، (نسخۀ فارسی)، www.najafizadeh.ir

Jacques Monod: le hasard et la nécessité, Seuil, 1970: essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne

Jacques Monod: le hasard et la nécessité:Ontogénèse moléculaire

Jacques Monod: Le hasard et la nécessité. Essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne

ژاک مونو. تصادف و ضرورت. نوشته‌ای در بارۀ فلسفۀ طبیعی در زیست‌شناسی نوین، سوی، ۱۹۷۰

(برای دیدن نسخۀ اصلی، بنگرید به:) http://sdrv.ms/Yz8tM

Jacques Monod: Ontogénèse moléculaire

تصادف و ضرورت: هستی‌زایی مولکولی

فصل پنجم: صفحۀ ۱۰۹

Le hasard et la nécessité: Ontogénèse moléculaire

هستی‌زایی مولکولی

آن‌چنان‌که دیدیم، موجودات زنده را، هم به‌دلیل ساختار میکروسکوپی، و هم کارکردشان، می‌توان کاملاً با ماشین‌ها مقایسه کرد. امّا در شیوۀ ساخت،به‌عکس، آنها اساساً با ماشین‌ها فرق دارند. هر ماشینی ویا هر دست‌ساختۀ دلخواهی، ساختار ماکروسکوپی‌اش نتیجۀ کنش نیرو های بیرونی، وابزارهایی است که بر مادّه کار می‌کند تا به آن شکلی بدهد.این قلم پیکرتراش است که از سنگ مرمر صورت افرودیت را بیرون می‌کشد؛ امّا این الهه خود زاییدۀ کفی است که از خروش امواجی برمی‌خیزد (امواجی که آلت خون‌آلود اورانوس آن‌ها را بارور کرده است) که در آن میان جسمش ‌به‌خودی‌خود ‌می‌شکفد.

در این فصل می‌خواهم نشان دهم، که این فرایند ریخت‌زایی خود‌انگیز و خود‌مختار سرانجام بر خاصیّت شناخت فضاویژۀ پروتئین استوار است؛ بنابراین این فرایند ازمرتبۀ میکروسکوپی است پیش ازآن‌که خود را در ساختارهای ماکروسکوپی بنمایاند. و سرانجام در این ساختارهای اوّلیّۀ پروتئین، به‌عنوان نتیجه، “راز” خاصیّت شناخت را جستجو می‌کنیم که از این پروتئین‌ها، شیاطین ماکسول را می‌سازد که خود نظام‌های موجودات زنده را درست می‌کند و به آن‌ها حیات می‌دهد.

لازم به یادآوری است که مسائلی که دراینجا به آن‌ها می‌پردازیم ازجملۀ مسائل مربوط به سازوکار رشد است، که هنوز برای زیست‌شناسی مشکلات‌ پیچیده‌ای بار می‌آورد. هرچند که جنین‌شناسی به‌شیوه‌ای تحسین‌برانگیز چنین رشدی را تشریح می‌کند، امّا هنوز هم از تحلیلی که هستی‌زایی ساختارهای میکروسکوپی را به‌زبان برهم‌کنش‌های میکروسکوپی بیان کند،بسیار دوریم. امروز به‌عکس ساختار برخی از بناهای مولکولی را به‌تفصیل می‌شناسیم، و من هم می‌خواهم نشان دهم که در اینجا حرف از فرایندی واقعی از “هستی‌زایی مولکولی” درمیان است که در آنجا ماهیّت فیزیکی این پدیده آشکار می‌شود.

پیشتر هم فرصت پیدا کردم تا یادآوری کنم که پروتئین‌های گلبولی غالباً به شکل مجموعه‌ای ار شمار محدودی از زیرواحدهای شیمیایی همانند است. چون شمار این زیرواحدهای سازنده عموماً کم است، این پروتئین‌ها را “الیگومر” می‌نامیم. در این الیگومرها، زیرواحدها (پروتومرها) منحصراً در پیوند غیراشتراکی با یکدیگر است. به‌علاوه، چنان‌که دیدیم، ترتیب قرارگرفتن پروتومرها در درون یک مولکول الیگومری طوری است که هر یک از آن‌ها ازنظر هندسی هم‌ارز با دیگری است. این هم ناگزیر به اینجا می‌انجامد که هر پروتومر بتواند به پروتومر دیگری از راه عمل تقارن، یعنی با چرخش، به دیگری تبدیل شود. به‌سادگی می‌توان نشان داد که الیگومرهایی که از این راه تشکیل شده است، عناصر تقارن یکی از گروه‌های چرخش نقطه‌ای را دارد.

این مولکول‌ها درنتیجه بلورهای میکروسکوپی واقعی‌ای است، که به دستۀ خاصّی تعلّق دارد، که من آن را دستۀ”بلورهای بسته”می‌نامم، زیراکه برخلاف بلورها به‌معنی خاص (که طبق یکی از گروه‌های فضایی ساخته شده است)، این بلورها نمی‌تواند رشد کند، بی‌آنکه عناصر جدید تقارن را به‌دست آورد، درحالی‌که “به‌طور عموم” عناصری را که پبش‌تر داشته است از دست بدهد.

اجتماع خودبه‌خود زیرواحدها در پروتئین‌های الیگومری

پیشتر دیدیم که برخی ار خواصّ کارکردی این پروتئین‌ها، سرانجام هم به حالت الیگومری و هم به ساختار متقارن آنها وابسته است. ساخت این بناهای میکروسکوپی، درنتیحه مسئله‌ای را مطرح می‌کند که هم ار نظر زیست‌شناسی اهمیّت دارد و هم از نظر فیزیکی دلپذیر است است.

و چون پروتومرها در یک مولکول الیگومری، تنها با پیوندهای غیراشتراکی به یکدیگر مرتبط است، عموماً هم ممکن است تا آنها را با عمل ملایم برروی آن‌ها (که به دمای بالا و یا برای مثال به عامل شیمیایی مهاجم نیاز نداشته باشد) به واحدهای مونومری تفکیک کرد. در این حالت، پروتئین عموماً همۀ خواصّ کارکردی، کاتالیتیکی و تنظیم‌کنندۀ خود را از دست می‌دهد. امّا هنگامی‌که شرایط اوّلیّۀ “عادی “ دوباره فراهم شود ( از راه حذف عاملی که سبب جداشدن آنها از یکدیگر شده است)، می‌توان دید – و این نکته مهمّ است- که عموماً این مجموعه‌های الیگومری دوباره به‌خودی‌خود تشکیل می‌شود، درحالی‌که حالت “دست‌نخوردگی” خود را دوباره به‌دست می‌آورد: یعنی همان تعداد پروتومر، و همان تقارنی را که با پیدایی کامل خواصّ کارکردی آن توأم است.

به‌علاوه، اجتماع مجدّد زیرواحدهایی که به یک گونۀ پروتئینی تعلّق دارد، تنها در محلولی که محتوی این چنین پروتئینی باشد صورت نمی‌گیرد. این اجتماع مجدّد می‌تواند به‌خوبی در مخلوط‌های پیچیده‌ای روی دهد، که محتوی صدها و یا هزارها پروتئین دیگر باشد. این دلیل دیگری براین است که یک فرایند شناخت خیلی خاص وجود دارد که به‌طور آشکار با تشکیل مجتمع‌های فضایی غیراشتراکی مرتبط است که پروتومرها را به یکدیگر متصلّ می‌کند. این فرایند را می‌توان به‌حقّ پس‌زایشی^۱ دانست، زیرا از محلولی که محتوی مولکول‌های مونومری است، و هیچ تقارنی ندارد، مولکول‌های درشت‌تر و از مرتبۀ بالاتری به‌وجود می‌آید که درست در همان زمان هم، خواصّ کارکردی‌ای را دارد، که پیشتر به‌کلّی آنها را نداشت.

مطلب اساسی که در اینجا مورد نظر ماست، ویژگی به‌خودی‌خود این فرایند پس‌زایشی مولکولی است. امّا به‌خودی‌خود به دو معنی است.

۱- این کار لازم نیست تا پتانسیل شیمیایی که برای تشکیل الیگومرها لازم است، در درون نظام تزریق شود. باید قبول کرد که این پتانسیل در درون محلول مونومرها وجود دارد.

۲-این فرایند که از نظر ترمودینامیکی خودبه‌خودی است،از نظر سینتیکی هم همین‌طور است: یعنی به هیچ کاتالیزوری احتیاح نیست تا بتوان آن را فعّال کرد. این هم به‌طور آشکار به این دلیل است که پیوندهای موجود غیراشتراکی است. پیش‌تر اهمیّت بسیار این نکته را یادآوری کردیم که تشکیل و یا شکست این پیوندها برای کنش‌ورشدن به مقداری از انرژی نیاز دارد که تقرییاً نزدیک به صفر است.

تشکیل ساختارهای به‌خودی‌خود ذرّات پیچیده

این پدیده را می‌توان به‌درستی با تشکیل بلورهای مولکولی مقایسه کرد که از راه محلولی به‌دست می‌آید که مولکول‌های تشکیل‌دهنده را داشته باشد. در این محلول‌ها هم نظمی خودبه‌خود از راه اجتماع مولکول‌های به‌وجود می‌آید که به یک گونۀ شیمیایی تعلّق دارد. این مشابهت به‌خصوص از این نظر بیشتر آشکار است که در هر دو مورد ساختارهای منظّمی برپایۀ قواعد هندسی ساده و مکّرر تشکیل می‌شود. به‌تازگی هم این نکته را نشان داده‌اند که برخی از ارگانیت‌های سلّولی با ساختارهای بسیار پیچیده‌تر، به‌نوبۀ خود حاصل اجتماعی خودبه‌خود است. و این همان مورد ذرّاتی است که ریبوزوم می‌نامیم. این ذرّات عناصر اساسی سازوکار ترجمۀ کد ژنتیک،یعنی سنتز پروتئین‌هاست. این ذرّات با وزن مولکولی در حدود ۱۰^۶ از راه گردهم‌آمدن حدود ۵۰-۳۰ پروتئین مختلف و سه نوع اسید نوکلئیک متفاوت درست شده است.اگرچه ترتیب قرارگرفتن دقیق آنها در درون یک ریبوزوم به‌درستی شناخته‌شده نیست، امّا این نکته مسلّم است که سازمان آن بسیار پیچیده است و فعّالیّت کارکردی ذرّه وابسته به آن است. امّا درصورتی‌که عناصر متشکّلۀ ریبوزوم از یکدیگر جدا باشد، می‌توانیم تشکیل دوبارۀ آن را به‌خودی‌خود “درشیشۀ آزمایش” ببینیم که ذرّاتی با همان ترکیب دارد، با همان وزن مولکولی، و همان فعّالیّت کارکردی‌ای دارد که مادّۀ “دست‌نخوردۀ” اولّیه‌^۲ داشت.

امّا شاید چشم‌گیرترین نمونه‌ای که امروز در مورد تشکیل یک بنای سلّولی می‌شناسیم، نمونه‌ای از برخی از باکتری‌خوارها^۳ باشد. ساختمان پیچیده و بسیار دقیق باکتری‌خوار T4با کارکرد این ذرِه مطابقت دارد.این کارکرد تنها محافظت از ژنوم(یعنی DNA) دربرابر ویروس نیست، بلکه چسبیدن به پوستۀ سلّول میزبان هم هست تا محتوای DNAی خود را در درون آن مثل یک سرنگ تزریق کند. اجزای مختلف این ماشین میکروسکوپی دقیق را می‌توان جداجدا از راه جهش‌های مختلف ویروس به‌دست آورد.درصورتی‌که این اجزا درشیشه با یکدیگر مخلوط شود،به‌خودی‌خود به‌یکدیگر می‌پیوندد تا دوباره ذرّاتی همانند با ذرّات اوّلیّۀ عادی درست کند،که کاملاً می‌تواند این کار را انجام دهد تا مثل سرنگ دربرابر DNA عمل کند^۴.

همۀ این مطالعات نسبتاً جدید است و می‌توان در این زمینۀ پژوهشی انتظار پیشرفت‌های مهمّی را داشت که به ساخت درشییشۀ آزمایش ارگانیت‌های سلّولی پیچیده‌تری، مانند میتوکندری‌ها و یا غشاء‌های سلّولی بیانجامد. چند نمونه‌ای که دراینجا به آنها به‌اختصار اشاره کردیم، به تنهایی می‌تواند این فرایند را روشن کند که از راه آن، ساختارهای پیچیده‌ای، از راه اجتماع فضاویژۀ به‌خودی‌خود این اجزاء متشکلّۀ پروتئینی ساخته می‌شود، ‌که خواصّ کارکردی این ساختارها را دارد. از مخلوط درهم مولکول‌ها که به‌تنهایی هیچ فعّالیّتی ندارد، که هیچ خاصیّت کارکردی ذاتی به‌جز قدرت شناخت هم‌قطاران خود را ندارد – آن هم‌قطارانی که باید با آنها این ساختار را بسازد- از این مخلوط نظم “پدیدار” می‌شود، تفاوت‌های ساختاری پدیدار می‌شود، کسب وظیفه پدیدار می‌شود. و اگرچه نمی‌توان درمورد ریبوزوم‌ها و یا باکتری‌خوارها دیگر از تبلور حرف زد، زیراکه این ذرّات از مرتبه‌ای از پیچیدگی، یعنی از مرتبۀ بالاتری از نظم در قیاس با مرتبه‌ای است که مشخصّۀ یک بلور است، امّا برهم‌کنش‌های شیمیایی هم که دراینجا دست اندر کار دارد، درنهایت همان طبیعت را دارد که آنهایی که یک مولکول بلور را می‌سازد. درست مانند یک بلور، بازهم این ساختار خود مولکول‌هایی است که یک‌جا جمع شده است، و سرچشمۀ “اطلاعات” در ساخت آن مجموعه است. ذات چنین فرایندهای پس‌زایشی درنتیجه این است که سازمان مجموعۀ بنای چندمولکولی پیچیده، در درون ساختار عناصر متشکلّه‌اش به‌قوّه وجود دارد، امّا تنها وقتی این سازمان به‌فعل پدیدار می‌شود که آن عناصر به اجماع درآید.

می‌بینیم که این تحلیل، ستیز پیشینه‌دار میان پیش‌ریختارگرایان و پس‌زایش‌گرایان را به جدل لفظی‌ای فرو می‌کاهد که هیچ اهمیّتی ندارد. ساختار پایانی، به‌خودی خود، به‌هیچ‌وجه در جایی ازپیش ساخته نشده بود. امّا طرح چنین ساختاری در خود عناصر سازندۀ آن وجود داشته است. چنین ساختاری درنتیجه می‌تواند به شیوه‌ای خودمختار و و به‌خودی‌خود، بدون مداخلۀ بیرونی، و بدون تزریق اطّلاعات جدید، محقّق شود. این اطّلاعات در درون عناصر سازندۀ آن وجود داشته است،امّا بیان نشده بود. بنای پس‌زایشی یک ساختار آفرینش نیست، بلکه یک مکاشفه است.

* * * *

ریخت‌زایی میکروسکوپی و ریخت‌زایی ماکروسکوپی

اینکه چنین بینشی، که به‌طور مستقیم برمطالعۀ تشکیل بناهای میکروسکوپی استوار است، بتواند و ناگزیر باشد تا پس‌زایش ساختارهای ماکروسکوپی را ( بافت‌ها، اعضاء، و اندام‌ها وغیره را) روشن کند، چیزی است که زیست‌شناسان معاصر به آن شک ندارند، امّا آن‌ها این را هم می‌پذیرند که هنوز بر تأیید این استنباط دلایل مستقیمی وجود ندارد. این مسائل درنتیجه در مقیاس دیگری، نه تنها ازنظر ابعاد، بلکه به‌سبب پیچیدگی،مطرح است. مهم‌ترین برهم‌کنش‌های سازنده در این مقیاس، تنها در مقیاس عناصر سازندۀ مولکولی روی نمی‌دهد، بلکه میان سلّول‌ها صورت می‌گیرد. برای مثال، این نکته را نشان دادیم که سلّول‌های منفرد یک بافت می‌تواند عملاً یکدیگر را، جداجدا بشناسد و دوباره با یکدیگر جمع شود. امّا هنوزهم این نکته را نمی‌دانیم که چه اجزایی یا چه ساختارهایی وجود دارد که سلّول‌ها را از یکدیگر تمیز می‌دهد. همه چیز دالّ بر این است که پای ساختارهای خاصّ غشاء سلّولی در میان است. امّا این را هم نمی‌دانیم که آیا این عناصر شناسایی، ساختارهای مولکولی منفرد است و یا شبکه‌های چندمولکولی سطح بیرونی است^۵. هرچه دلیل آن باشد و حتی اگر این امر به شبکه‌هایی مربوط شود که منحصراً از پروتئین ساخته نشده باشد، ساختار این شبکه‌ها را الزاماً خاصیّت شناسایی اجزاء متشکلّه پروتئینی آنها، و همچنین خواصّ آنزیم‌هایی درنهایت معیّن می‌کند که مسئول زیست‌آمایی دیگر عناصر متشکلّۀ شبکه (برای مثال، پلی‌ساکاریدها و یا لیپیدها) است.

درنتیجه، امکان دارد که خاصیّت “شناخت” سلّول‌ها بیان مستقیم قوای ممیّزۀ چند پروتئین نباشد، بلکه قوّۀ ممیّزه‌ای باشد که از راه‌های کاملاً غیرمستقیم بیان می‌شود. با وجوداین، چنین چیزی دست‌کم به این معنی است که باید به ساخت یک بافت و یا تمیز یک عضو، که پدیده‌ای ماکروسکوپی است، به‌عنوان برآیند درونی برهم‌کنش‌های میکروسکوپی چندگانه‌ای نگریست، که به سبب پروتئین‌هاست، و برخاصیّت شناسایی فضاویژۀ آن‌ها استوار است، که به‌خودی‌خود مجتمع‌های غیراشتراکی می‌سازد.

امّا باید پذیرفت که “تحویل به میکروسکوپی” پدیدۀ ریخت‌زایی، در‌حال‌حاضر نظریّه‌ای نیست که به‌درستی این پدیده‌ها را دربر بگیرد. دراینجا بیشتر حرف از یک موضع اصولی است که تنها چارچوبی را مشخّص می‌کند که در آن این چنین نظریّه‌ای را می‌توان صورتبندی کرد، تا به آن چون نظریّه‌ای نگریست که بیش از توصیفی پدیدارشناحتی است. این اصل هدفی را معیّن می‌کند که باید به آن دست یافت، امّا راه رسیدن به آن را کم‌وبیش نشان می‌دهد. حال به دشواری‌ بزرگی بیاندیشیم که تفسیر رشد دستگاه پیچیده‌ای مانند دستگاه سلسه اعصاب مرکزی در مقیاس مولکولی با خود می‌آورد؛ آن دستگاهی که در آن باید میلیاردها اتّصال خاصّ میان سلّول‌ها محقّق شود، که گاه هم از یکدیگر فاصلۀ نسبتاً زیادی دارد.

مسئلۀ اثر ازدور و سمت‌گیری، شاید از دشوارترین و مهم‌ترین مسائل جنین‌شناسی باشد. جنین‌شناسان، برای آنکه بتوانند به‌خصوص پدیدۀ باززایی را روشن کنند، مفهومی مانند مفهوم “میدان ساختارزایی” و “گرادیان” را ارائه دادند. به‌نظر می‌رسد که این مفهوم درنگاه نخست از مفهوم برهم‌کنش‌های فضاویژه در مقیاس چند آنگستروم بسیار فراتر رود. امّا تنها این مفهوم است که معنای فیزیکی درستی ارائه می‌دهد، و این‌ هم به‌هیچ‌وجه دور از ذهن نیست که چنین برهم‌کنش‌هایی، مکرّر و متعدّد، با گام‌هایی کوچک، بتواند، برای نمونه، سازمانی را در مقیاس میلیمتری و یا سانتیمتری بیافریند یا معیّن کند. جنین‌شناسی امروز در این راه گام برمی‌دارد. کاملاً هم محتمل است که مفهوم برهم‌کنش‌های فضاویژۀ مطلقاً ایستا، نتواند “میدان” و یا گرادیان ریخت‌زا را کاملاً تفسیر کند. در چنین موردی باید آن مفهوم را با فرضیّه‌های جنبش‌شناختی‌ای پربارتر کرد، که شاید مشابه با آن‌هایی باشد که تفسیر برهم‌کنش‌های دگرریختار را ممکن می‌کند. من به‌نوبۀ خود یقین دارم که تنها خواصّ اجتماع‌پذیری فضاویژۀ پروتئین‌ها می‌تواند سرانجام کلید حلّ این چنین پدیده‌هایی را به‌دست دهد.

* * * *

تحلیل کارکردهای کاتالیتیکی یا تنظیم‌کننده یا پس‌زایشی پروتئین‌ها ما را برآن می‌دارد تا آن‌ خواصّ را به‌تمامی و مقدّم برهرچیز، استوار بر خواصّ اجتماع‌پذیری فضاویژۀ چنین مولکول‌هایی بدانیم.

ساختار اوِّلیّه و ساختار گلبولی پروتئین‌ها

براساس نظری که در این فصل و همچنین در دو فصل پیش ارائه کردیم، همۀ کارایی‌ها و ساختارهای فرجام‌شناخت موجودات زنده را می‌توان دست‌کم از نظر اصولی با چنین عباراتی تحلیل کرد. اگر این نظر بر این تحلیل کفایت کند، – و دلیلی هم وجود ندارد که به آن شک کنیم- آنچه به‌جا می‌ماند تا تناقض در فرجام‌شناسی را حلّ کنیم، این است تا شیوۀ تشکیل و سازوکارهای تکامل ساختارهای اجتماع پذیر فضاویژۀ پروتئین‌ها را روشن کنیم. در این فصل تنها به شیوۀ تشکیل این ساختارها می‌پردازم و مسئلۀ تکامل آنها را به فصل‌های بعد موکول می‌کنم. امیدوارم بتوانم نشان دهم که تحلیل مفصّل این ساختارهای مولکولی، که در درون خود “راز” نهایی فرجام‌شناسی را دارد، به نتایجی بیانجامد که پرمعنا باشد.

درآغاز لازم به یادآوری است که ساختار فضایی یک پروتئین گلبولی را (بنگرید به ضمائم: ژاک مونو: تصادف و ضرورت (ضمائم)) از راه دو نوع پیوند شیمیایی می‌توان معیّن کرد.

۱- ساختاری که آن را ساختار “اولیّه” می‌نامیم که از یک توالی، از نظر توپولوژیکی خطّی، رادیکال‌های اسیدهای آمینه درست شده است که که در پیوند اشتراکی بایکدیگر است. این پیوندها به تنهایی ساختاری رشته‌ای را معیّن می‌کند، که بسیار نرم است، و نظرا ً این توانایی را دارد تا ‌به‌تقریب شمار بی‌پایانی ریخت به‌خود بگیرد.

۲- امّا این ریخت‌گیری پروتئین گلبولی را، که آن را ریخت‌گیری “دست‌نخورده” می‌نامیم، شمار زیادی از برهم‌کنش‌های غیراشتراکی هم پایدار می‌کند، که رادیکال‌های اسیدهای آمینه را به‌هم می‌پیوندد که در طول توالی اشتراکی، که از نظر توپولوژیکی خطّی است، توزیع شده است. ازاینجا نتیجه می‌شود که رشته پلی‌پپتیدی به شیوه‌ای بسیار غریب،چون کلاف شبه‌گلبولی فشرده‌ای، برخود پیچیده است. این درخودپیچیدن‌های غریب، سرانجام ساختار مولکول را در فضا معیّن می‌کند، و همچنین شکل درست سطوح اجتماع فضایی را، که از راه آنها مولکول کار شناسایی را انجام می‌دهد. درنتیجه، چنان‌که می‌بینیم، این جمع، یابهتر است بگوبیم، این همکاری شمار زیادی از برهم‌کنش‌های غیراشتراکی میان‌مولکولی است که این ساختار کارکردی را پایدار می‌کند، که به پروتئین این امکان را می‌دهد تا به‌طور گزینشی با مولکول‌های دیگر، مجتمع‌های فضاویژه (همچنین غیراشتراکی) بسازد.

مسئله‌ای که در اینجا مورد نظر ماست، هستی‌زایی است، شیوۀ تشکیل این ریخت‌گیری خاصّ و واحدی است که به آن کار شناخت یک پروتئین وابسته است. مدّت‌ها گمان می‌کردیم که یک رشتۀ پلی‌پپتیدی، به‌دلیل پیچیدگی ساختارهای خودش، و به‌سبب اینکه این ساختارها را برهم‌کنش‌های غیراشتراکی، که منفرداً بسیار ظریف است، پایدار می‌کند، می‌تواند به اشکال بسیار و مشخصّی دسترسی داشته باشد. امّا مجموعه‌ای از مطالعات نشان داد که یک گونۀ شیمیایی ( که ساختار اوّلیّه‌اش آن را معیّن می‌کند) درعمل تنها در حالت دست‌نخورده با یک ریخت‌گیری، در شرایط فیزیولوژیکی عادی ( ویا حداکثر در شمار کم حالات مختلف، که از یکدیگر هم چندان دور نیست،مانند آنچه در مورد پروتئین‌های دگرریختار دیدیم) وجود دارد. این ریخت‌گیری کاملاً مشخّص است، چنانچه این واقعیّت راتصاویر عالی، که از پراش پرتو x برروی بلورهای پروتئین به‌دست می‌آید، اثبات می‌کند؛ چنین چیزی به‌معنای آن است که اکثریت هزارها اتم، که یک مولکول را درست می‌کند، با اختلاف اعشار انگستروم، در وضعیّتی در کنار یکدیگر قرارگرفته است. امّا این را هم یادآوری می‌کنیم که این یکنواختی، مانند همان دقّت ساختاری، شرطی است که به پروتئین همان ویژگی اجماع را می‌دهد، که خاصیّت اساسی پروتئین گلبولی از نظر زیست‌شناسی است.

تشکیل ساختارهای گلبولی

سازوکار تشکیل این ساختارها را امروز به‌تفصیل در اصول می‌شناسیم. درنتیجه می‌دانیم که :

۱- علّت‌گرایی ژنتیکی ساختارهای پروتئین، توالی رادیکال‌های اسیدهای آمینه متناظر با پروتئین داده‌شده‌ای را منحصراً معیّن می‌کند؛

۲- رشتۀ پلی‌پپتیدی سنتز شده، خودبه‌خود و به‌طور خودمختار برخود می‌پیچد تا از این راه به ریخت‌گیری شبه‌گلبولی و کارکردی خود برسد.

از میان هزاران ریخت‌گیری به‌خود‌پیچیده، که رشتۀ پلی‌پپتیدی اصولاً به آنها دسترسی دارد، تنهایک ریخت‌گیری انتخاب و محقّق می‌شود. آن‌چنان‌که می‌بینیم، در اینجا حرف از فرایندی پس‌زایشی است که در ساده‌ترین سطح ممکن، یعنی در سطح یک ماکرومولکول‌های منفرد مطرح است. به این رشتۀ بازشده، هزاران شکل دسترسی دارد. امّا این رشته، ازطرفی دیگر هم، هیچ فعّالیّت زیستی ندارد، ازآن‌جمله توانایی شناسایی فضاویژه. این شکل به‌خودپیچیده، به‌عکس، تنها به یک حالت دسترسی دارد، که، درنتیجه، متناظر با سطحی از مرتبۀ بالاتری است. فعّالیّت کارکردی منحصراً به این حالت وابسته است.

توضیح این معمّای کوچک پس‌زایشی مولکولی، از نظر اصولی نسبتاً ساده است.

۱- در محیطی که از نظر فیزیو لوژیکی عادی است، یعنی در حالت مایع است، اشکال به‌خودپیچیدۀ پروتئین ازنظر ترمودینامیکی پایدارتر از دیگر اشکال گسترده است. دلیل به‌دست‌آوردن این پایداری بسیار مهّم است؛ به‌همین سبب هم آن را توضیح می‌دهیم. در میان رادیکال‌های اسیدهای آمینه، که شامل یک توالی است،تقریبا ً نیمی از آن “آب‌گریز” است، یعنی رفتاری مثل روغن در آب دارد: این رادیکال‌ها مایل به اجتماع با یکدیگر است، درحالی‌که مولکول‌های آب را، که به‌هنگام تماس با آن‌ها از حرکت ایستاده است، آزاد می‌کند. درپی این کار، پروتئین ساختاری فشرده می‌گیرد و رادیکال‌هایی، که رشته را تشکیل می‌دهد، با تماس دوسویه، بی‌حرکت می‌کند؛ درنتیجه، این کار برای پروتئین سودی است به معنای افزایش نظم (و یا آنتروپی منفی)، که با اخراج مولکول‌های آب جبران شده است. آبی که آزاد شده است، بی‌نظمی‌، یعنی آنتروپی دستگاه را افزایش می‌دهد.

۲- در میان ساختارهای مختلف به‌خود‌پیچیده، که توالی پلی‌پپتیدی داده‌شده‌ای به آن‌ها دسترسی دارد، تنها یک، ویا شمار اندکی از آن‌ها، فشرده‌ترین ساختار ممکن را می‌سازد. این ساختار درنتیجه از امتیاراتی به‌زیان دیگر ساختارها برخوردار است. برای آنکه این را کمی ساده‌تر بیان کنیم، می‌گوییم که آن ساختاری “انتخاب” می‌شود، که می‌تواند مولکول‌های آب را در ‌بیش‌ترین شمار از خود دور کند. بدیهی است که امکانات مختلف در تحقّق ساختارهای فشرده، به وضعیّت نسبی، یعنی به وضعیّت توالی رادیکال‌های اسیدهای آمینه(و پیش‌ازهرچیز به رادیکال‌های آب‌گریز ) در رشته بستگی دارد. ریخت‌گیری گلبولی خاصّ یک پروتئین داده‌شده و فعّالیّت کارکردیش که به آن بستگی دارد، درنتیجه از راه رادیکال‌های رشته، به آن تحمیل می‌شود. امّا مقدار اطّلاعاتی که لازم است تا بتوان ساختار سه بعدی یک پروتئین را به‌درستی مشخّص کرد- و این نکته مهمّ است -، بسیار بیشتر از مقدار اطّلاعاتی است که این توالی خود معیّن می‌کند. برای مثال، برای پلی‌پپتیدی که صد اسید آمینه دارد، اطّلاعات (H)، که برای تعیین توالی لازم است، حدود ۴۵۰ بیت است (H= log₂20¹⁰⁰)، درحالی‌که برای تعیین ساختار سه‌بعدی، باید به این عدد، مقدار زیادی از اطّلاعات افزود، که به‌دشواری هم می‌توان آن را محاسبه کرد ( مثلاً ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ بیت دست‌کم).

تضادّ ظاهری “غناء” پس‌زایشی

در این واقعیّت که ژنوم به‌کلّی تعیین کنندۀ کارکرد یک پروتئین است، می‌توان تضادّی دید، زیراکه این کارکرد به ساختار سه‌بعدی‌ای وابسته است،که محتوای اطّلاعاتی آن، از آن سهمی که علّت‌گرایی ژنتیکی به‌طور مستقیم در درون ساختار دارد، بیشتر است. این تضادّ از نگاه برخی از منتقدان نظریّه زیست‌شناسی جدید دور نمانده است. در این میان از الزسر نام می‌بریم که در رشد پس‌زایشی ساختارهای (ماکروسکپی) موجودات زنده، پدیده‌ای فیزیکی را می‌بیند که آن را نمی‌توان توضیح داد، زیراکه این پدیده نشان از “غنای بی‌علّت” دارد.

امّا اگر سازوکارهای پس‌زایشی مولکولی را به‌طور مفصّل بررسی کنیم، این اعتراض وارد نیست: غنای اطّلاعاتی که پاسخگوی تشکیل ساختاری سه‌بعدی است، از اینجا می‌آید که اطّلاعات ژنتیکی (که یک توالی آن را می‌نمایاند) درعمل در شرایط اولیّۀ کاملاً معیّنی (مثلاً در مرحلۀ آبی، در میان برخی حدود نزدیک‌به‌هم دما، در ترکیب‌های یونی وغیره) بروز می‌کند، به‌طوری‌که درمیان همۀ ساختارهای ممکن، تنها یکی از آن‌ها در آن میان عملاً محقّق می‌شود. شرایط اولیّه، درنتیجه، به اطّلاعاتی که در درون ساختار گلبولی سرانجام دربسته می‌شود کمک می‌کند، و بی‌آنکه آن‌ها را مشخّص کند،تنها به حذف دیگر ساختارهای ممکن می‌پردازد،یا به پیامی که ازپیش بخشی از آن مبهم بود، معنایی بی‌ابهام را پیشنهاد می‌دهد، و یا بیشتر آن معنا را به آن تحمیل می‌کند.

* * * *

در فرایند تشکیل ساختار یک پروتئین گلبولی می‌توان درنتیجه به‌طور همزمان هم تصویری میکروسکوپی از رشد پس‌زایشی خودمختار ارگانیسم را دید، و هم منشاء آن را. در این رشد می‌توان چندین مرحله یا چندین سطح پی‌درپی را تمیز داد.

۱- به‌خود‌پیچیدگی توالی‌های پلی‌پپتیدی، تا ساختارهای گلبولی به‌دست دهد که خواص اجتماع‌پذیری فضاویژه دارد.

۲- برهم‌کنش‌های اجتماع‌پذیر میان پروتئین‌ها( و یا میان پروتئین‌ها و برخی دیگر از اجزاء سازندۀ آن) تا ارگانیت‌های سلّولی بسازد.

۳- برهم‌کنش‌های میان سلّول‌ها تا بافت‌ها و اعضاء را بسازد

۴- در تمامی این مراحل، هماهنگی و تمیز فعالیّت‌های شیمیایی از یکدیگر با برهم‌کنش‌هایی از نوع دگرریختار.

در هر یک از این مراحل، ساختارهایی ازمرتبۀ بالاتر و کارکردهای جدیدی پدیدار می‌شود، که برآمده از این برهم‌کنش‌های به‌خودی‌خود میان حاصل‌های مراحل پیشین است، مانند آنچه در آتش‌بازی چندمرحله‌ای روی می‌دهد. این امکانات پنهان، در سطوح پیشین موجود بوده است. همۀ علّت‌‌گرایی این پدیده، منشاء خود را به‌طور قطعی در اطّلاعات ژنتیکی‌ای می‌یابد که در جمع توالی‌های پلی‌پپتیدی موجود است، که شرایط اولیّه آن‌ها را تفسیر، و یا بهتر است بگوییم آن‌ها را تصفیه کرده است.

منطق نهایی همۀ این ساختارها و کارایی‌های فرجام‌شناخت موجودات زنده، درنتیجه در درون توالی رادیکال‌های رشته‌های پلی‌پپتیدی محبوس است، در درون “جنین‌های” این شیاطین زیستی ماکسول، که همان پروتئین‌های گلبولی است. در معنایی واقعی، راز حیات، درصورتی‌که چنین رازی وجود داشته باشد، در سطح سازمان شیمیایی آرمیده است. و اگر می‌توانستیم این توالی‌ها را،نه فقط تشریح کنیم،بلکه آن قانون اجماعی را آشکار کنیم، که آنها از آن پیروی می‌کنند، درآن‌صورت می‌توانستیم بگوئیم که راز حیات را گشوده‌ایم، یعنی منطق نهایی برما آشکار شده است.

منطق نهایی ساختارهای فرجام‌شناخت

اوّلین توالی کامل یک پروتئین گلبولی را سِنگر در سال ۱۹۵۲ تشریح کرد. امّا این کار هم آشکارگی بود و هم یکّه‌خوری. آن توالی‌ای که می‌دانستیم بر ساختار حاکم است، یعنی خوّاص گزینشی یک پروتئین کارکردی (انسولین)، هیچ نظمی، هیچ ویژگی‌ای، و هیچ محدودیّتی از خود بروز نمی‌داد. امّا بازهم امیدوار بودیم تا با جمع‌شدن مستنداتی از این نوع، برخی از قوانین کلّی این چنین اجتماعی، و همچنین برخی ار وابستگی‌های کارکردی آن، روزی بر ما آشکار شود. امروز صدها توالی از پروتئین های مختلف را می‌شناسیم که از ارگانیسم‌های مختلف بیرون کشیده‌ایم. از این توالی‌ها، از مقایسۀ نظاممند آنها با یکدیگر، به‌کمک ابزارهای جدید تجزیه و محاسبه، می‌توانیم امروز این قانون کلّی را نتیجه بگیریم: یعنی قانون تصادف را. برای آنکه درست‌تر بیان کنیم، می‌گوییم: این ساختارها “تصادفی” است، به این معنی که اگر حتّی ترتیب ۱۹۹ پس‌ماندۀ پروتئینی را که ۲۰۰ پس‌مانده دارد،به‌درستی بشناسیم، این کار ممکن نیست تا قاعده‌ای را، نظری، یا تجربی، صورتبندی کنیم که بتواند طبیعت این یک پس‌ماندۀ دیگر را، که هنوز از راه تجزیه شناسایی نکرده‌ایم، پیش‌بینی کند.

امّا گفتن این حرف که توالی اسیدهای آمینه در یک پلی‌پپتید “تصادفی” است، به هیچ‌وجه به معنای اعتراف به نادانی نیست، – و در این باره هم باید پافشاری کرد – بلکه تعیّن یک واقعیت است: یعنی دانستن اینکه برای مثال بسامد میانگینی که با آن یک پس‌مانده درپی دیگری در پلی‌پپتیدها می‌آید، برابر است با حاصل‌ضرب بسامدهای میانگین هر یک از دو پس‌مانده که به‌طورکلّی در پروتئین موجود است. این مطلب را می‌توان طور دیگری روشن کرد. فرض کنیم که در بازی با یک دسته ورق، هر یک از ورق‌ها به‌نام یکی از اسیدهای آمینه باشد. فرض کنیم که در دسته‌ای دویست برگی از ورق‌ها، نسبت میانگین اسیدهای آمینه به‌درستی رعایت شود. با برزدن ورق‌ها، توالی‌های تصادفی به‌دست می‌آوریم که به‌هیچ‌وجه نمی‌توان آن‌ها را از توالی‌هایی تمیز داد که در درون پلی‌پپتیدهای طبیعی درواقع می‌توان دید.

امّا، اگرچه به این معنی هر ساختار اوّلیّۀ پروتئین به‌نظر حاصل انتخاب تصادفی محض می‌رسد، هریک ازحلقه‌های زنجیره در میان بیست پس‌ماندۀ موجود، درعوض به معنایی دیگری همان‌قدر اهمیّت دارد، درنتیجه باید پذیرفت که این توالی به‌فعل به‌هیچ‌وجه حاصل سنتزی تصادفی نیست، زیراکه همان نظم بی‌اشتباه عملاً در همۀ مولکول‌های پروتئین تکرار شده است. اگر این طور نبود، تعیین یک توالی از راه تجزیۀ شیمیایی هم در یک جمعیّت مولکولی ممکن نبود.

پس باید پذیرفت که توالی “تصادفی” هر پروتئین در عمل، هزارها یا میلیون‌ها بار در درون هر ارگانیسمی، در درون هر سلّولی، ودر هر نسلی از راه سازوکاری بسیار مطمئن، که ناوردایی ساختارها را تضمین می‌کند، تکرار می‌شود.

تفسیر پیام

امروز نه تنها اصول چنین سازوکاری را، بلکه بیشتر اجزاء سازندۀ آن را می‌شناسیم. به این مطلب در فصل دیگری باز خواهیم گشت. برای فهم معنای عمیق پیام اسرارآمیزی که توالی رادیکال‌های اسیدهای آمینه در رشتۀ پلی‌پپتیدی در بر دارد، نیازی به شناخت این سازوکار در جزئیّاتش نیست. به‌نظر می‌رسد که این پیام، باملاحظۀ همۀ معیارهای ممکن،به‌شیوه‌ای تصادفی نگاشته شده باشد. این پیام، امّا معنایی دارد که خود را در برهم‌کنش‌هایی در درون ساختار گلبولی آشکار می‌کند که قائل به‌فرق است، که به کارکرد مرتبط است، به‌طور مستقیم فرجام‌شناخت است، که ترجمۀ سه‌بعدی‌ای از توالی خطّی است. یک پروتئین گلبولی، در مقیاس مولکولی، به‌سبب خواصّ کارکردی خود، امّا نه به‌دلیل ساختار بنیادین خود، ماشینی واقعی است، که در درونش هیچ‌چیز جز بازی ترکیب‌های کورکورانه را نمی‌توان شناخت؛ و این مطلبی است که اکنون در می‌یابیم. تصادف، همین‌که دریافت شد، حفظ شد، با ماشین ناوردایی تکرار می‌شود و به‌ نظم، به قاعده، به ضرورت تبدیل می‌شود. از بازی‌ای که به‌کلّی کور است،هر چیزی، بنا به تعریف، می‌تواند بیرون بیاید، حتّی خود بینایی. در هستی‌زایی یک پروتئین کارکردی، ریشه و بنیان همۀ زیست‌کره بازتاب دارد؛ سرچشمۀ نهایی هدفی که موجودات زنده آن را می‌نمایند، درپی آنند و آن را محقّق می‌کنند، خود را در این پیام، که ساختار اوّلیّه آن را درخود دارد، آشکار می‌کند، در این نوشتۀ روشن، که به اصل پای‌بند است، امّا اساساً ناخواناست. ناخواناست، زیراکه این نوشته، پیش‌ازآنکه بخواهد کارکرد فیزیولوژیکی الزامی‌ای را بیان کند، که آن را به‌خودی‌خود اجرا می‌کند، در ساختارش تنها به افشای تصادف منشاء خود می‌پردازد. و این به‌درستی عمیق‌ترین معنای آن پیام برای ماست، که از قعر زمان به ما می‌رسد.

———————————————-

زیرنویس‌ها:

می‌دانیم که پیدایی ساختارها و خصوصیّات تازه در جریان رشد جنینی را غالباً فرایند “پس‌زایشی” نامیده‌اند، زیراکه این فرایند نشان از غناء تدریجی ارگانیسم بر پایۀ دادۀ ژنتیکی محض دارد، که در تخمک اوّلیّه وجود دارد. این صفت غالباً زمانی به‌کار می‌رود که بخواهیم به نظریّه‌هایی مراجعه کنیم – هرچند امروز بی‌اعتبار- که “پیش‌ریختارگرایان” را (آن‌هایی‌ که عقیده دارند که تخمک مینیاتور حیوان بالغ را درخود پنهان نگاه می‌دارد) دربرابر هستی‌زایی‌گرایان (آن‌هایی که معتقد به غناء واقعی دادۀ اوّلیّه هستند) قرار می‌دهد. من در اینجا از این کلمه استفاده می‌کنم، تا فرایند رشد ساختاری و کارکردی را بنمایانم، بی‌آنکه امّا به نظریّه‌ای توجّه داشته باشم.

۲- M. Nomura, « Ribosomes : Scientific American, 221, 28 (1969).

3- منظور از باکتری‌خوارها ویروس‌هایی است که به باکتری‌ها حمله می‌کند.

۴- R.S. Edgar; et W.B. Wood, « Morphogenesis of bacteriophage T, in extracts of mutant infected cells. In: “ Proceedings of the National Academy of Science” ۵۵, (۱۹۶۶), S.498.

5- J.-P. Changeux, in « Symmetry and function in biological systems at the macromolecular level », A. Engström et B. Strandberg edit.,Nobel Symposium Nr.11, p. 235-256 (1969),John Wiley et Sons Inc.,New York.

—————————————————————————

فهرست مطالب:

پیشگفتار (ص ۹) ؛ بنگرید به: ژاک مونو: تصادف و ضرورت

فصل اوّل: دربارۀ اشیاء غریب (ص ۱۷)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (دربارۀ اشیاء غریب)

فصل دوم: حیات‌گرایی و جان‌گرایی (ص ۳۹)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (حیات‌گرایی و جان‌گرایی)

فصل سوم: شیاطین ماکسول (ص ۶۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (شیاطین ماکسول)

فصل چهارم: سیبرنتیک میکروسکوپی (ص ۸۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (سیبرنتیک میکروسکوپی)

فصل پنجم: هستی‌زایی مولکولی (ص ۱۰۹)

فصل ششم: ناوردایی و اختلال (ص ۱۳۱)

فصل هفتم: تکامل (ص ۱۵۳)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (تکامل)

فصل هشتم: مرز‌های کنونی (ص ۱۷۵)؛ ژاک مونو: تصادف و ضرورت (مرزهای کنونی)

فصل نهم: ملکوت و ظلمت (ص ۲۰۱)؛ژاک مونو: ملکوت و ظلمت