سرشت علم(۵۷): رویکرد‌های گوناگون زیست

دکتر ریموند رخشانی

7 سال پیش

دکتر ریموند رخشانی

مقاله و فایل صوتی پنجاه و هفتم

با سلام، من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ هاست، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌ های نوین می‌‌ باشد.
در این سلسله از مقالات و فایل‌ های صوتی، کوشش می کنم که علم مدرن را (به زبان فارسی) از پایه به دوستانی که علاقمند هستند، در حد توان، ارائه کنم. از اساتید، پژوهشگران و اندیشمندان عزیز، خواهشمندم که لینک‌ ها را به دوستان و بویژه به جوانان دانش پژوه ما (که اغلب دسترسی نظام مند برای آشنایی با علم مدرن – به زبان فارسی – ندارند) ارسال فرمایند.

لینک همه مقالات و فایل‌های صوتی پیشین در پایان مقاله گذاشته شده است.

دوستانی هم که در شبکه‌ های اجتماعی حضور دارند، می توانند این مجموعه فایل‌ های صوتی و مقالات “سرشت علم” را از ابتدا از طریق لینک تلگرام زیر با دوستان دیگر شریک شوند. با احترام، ر. رخشانی

(“https://t.me/natureofscience”)

https://melliun.org/v/wp-content/uploads/2019/07/srechte-elm-57.m4a?_=1

رویکرد‌های[۱] گوناگون زیست[۲]

در مقالات پیشین، پیرامون سیستم مدرن طبقه بندی لیناوسی[۳] در علم زیست شناسی[۴]، در مورد اشکال مختلف زندگی، اشاره داشتم[۵]، که پیش از پرداختن به رویکردهای گوناگون زیست[۶]، دیگر بار به آنها می پردازم[۷].

سیستمِ طبقه بندی مدرن تر لیناوسی^[۸] در علم زیست شناسی[۹]، موجوداتِ زنده را به ۵ قلمرو حاکمیت )دسته یا گروه ( تقسیم کرده است، اگرچه خود نیز دستخوش تغییر است[۱۰].

قلمرو حاکمیتِ مونِرا^[۱۱] اشاره به ارگانیسم‌ هایی تک سلولی دارد که ساختاری داخلی که هسته ی مرکزی می ‌‌نامیم، ندارند[۱۲]. برخی‌ زیست شناسان برآن اند که همین طبقه را به دو دسته (از باکتری ها) تقسیم کنند[۱۳].
قلمرو حاکمیتِ پروتیستا ^[۱۴] اشاره به ارگانیسم‌ هایی تک سلولی دارد که ساختار داخلی‌ هسته ی مرکزی دارند[۱۵].
قارچ ‌ها^[۱۶] ارگانیزم ‌هایی چند سلولی هستند که انرژی و خورد و خوراک خود را از موادی که در اطراف ‌شان هستند جذب می‌‌ کنند[۱۷].
گیاهان^[۱۸] ارگانیسم‌ هایی چند سلولی هستند که انرژی را از طریق فرآیند فتوسنتز[۱۹] (شید آمایی یا نورساختی[۲۰]) از خورشید جذب می‌‌ کنند[۲۱].
جانوران موجوداتی چند سلولی اند[۲۲] که انرژی خود و خوراک خود را با خوردن دیگر ارگانیسم‌ ها دریافت می‌‌ کنند.
در هریک از طبقه بندی‌ های بالا، راسته، شاخه، تیره، جنس و گونه بترتیب رده بندی‌ های پایین ترِ درونیِ‌ قلمرو‌های حاکمیتِ سیستمِ لیناوسی[۲۳] را تشکیل[۲۴] می ‌‌دهند[۲۵].

هَمه ی مُوجوداتِ زنده در مُحیطِ زیست ‌شان بَرایِ بقای خود رویکردی رقابتی‌-تعاملی[۲۶] برای منابع دارند[۲۷]. یک راهِ سودمند برای شناختِ قلمرو‌های گوناگونِ حاکمیتِ زندگی ملاحظه ی شیوه ی بقایِ ارگانیسم هاست[۲۸]. خورد و خوراک یا سوخت و ساز^[۲۹] فرآیندِ ابتیاع انرژی سلول هاست تا آن انرژی را به ملکول تبدیل کند. بنابراین مطالعه ی فرآیندِ خوردی و خوراکی یا سوخت و سازی که انرژی ای شیمیایی‌ را در ارگانیسم‌ ها انباشت می ‌‌کند حائزِ اهمیتِ بسیاری است.

ابتدا به ساکن شناختِ چندین ملکولِ کوچک که در درون همه ی سلول ها مانندِ یک باطری انرژی را انباشت و منتقل می‌‌کنند ضروری است[۳۰].
معمولی‌‌ ترین “باطریِ ملکولیِ” شناخته شده، تری فسفاتِ ادنوسین^[۳۱] یا ATP نامیده می ‌‌شود.
ملکول های ATP در بخشی از سلول که میتوکوندریا^[۳۲] نامیده شده شکل می‌‌ گیرند[۳۳] و از آنجا به بخش‌هایِ دیگرِ اندام‌ های موجوداتِ زنده منتقل می ‌‌شوند تا ماشینِ سلولیِ[۳۴] موجودات را به حرکت اندازند[۳۵].

ملکول های تری فسفاتِ ادنوسین ATP از چند طریق می‌‌ توانند هم نِهِشته^[۳۶] شوند[۳۷].

یکی‌ از فرآیند‌هایِ مهمی‌ که در همه ی سلول‌ ها بوقوع می‌‌ پیوندد گلیکولیز^[۳۸] خوانده می ‌‌شود[۳۹] که از طریقِ آن گلوکز کربنِ – ۶ شکر^[۴۰] به دو قطعه ی کوچک تر تقسیم می ‌‌شود.
گلیکولیز فرآیندی ده مرحله ای است که هر مرحله ی آن را کاتالیزورِ زیست شناختی ای بنامِ آنزیم[۴۱] اداره می ‌‌کند^[۴۲].
چندین راهکارِ خورد و خوراکی یا سوخت و سازی^[۴۳] دیگر هم منجمله تنفس و تخمیر[۴۴] می‌‌ توانند تولیدکننده ی ملکولِ تری فسفاتِ ادنوسین ATP باشند[۴۵].

قبل از هر نفسی گلیکولیز اتفاق می‌‌ افتد که در آن ملکولِ گلوکز به دو ملکولِ اسید پیروویک^[۴۶] تقسیم می ‌‌شود.^[۴۷]

سپس اسید پیروویک وارد چرخه ی سوخت و سازی یا خورد و خوراکی ای می ‌‌شود که آن را چرخه ی تری فسفاتِ ادنوسین ATP نامیده اند[۴۸]. (نام‌ های دیگر آن چرخه ی اسیدی و چرخه ی کِربز نیز هست^[۴۹].)
در این چرخه ملکول ‌هایِ کربن پایه اکسیده شده[۵۰]، تولیدِ دی اکسید کربن (CO_۲) و انرژی می‌‌ کنند[۵۱].
ملکول های تری فسفاتِ ادنوسین ATP این انرژی را استفاده کرده و آن فرآیند را ادامه می ‌‌دهند[۵۲].
بدین ترتیب یک ملکولِ گلوکز می‌‌تواند به ۳۸ ملکولِ تری فسفاتِ ادنوسین ATP تبدیل شود[۵۳].
تخمیر واکنشِ ناقصِ (ناکاملِ) اسید پیروویک به الکل یا دیگر ملکول ‌های کربن پایه در فقدانِ اکسیژن است[۵۴].

ارگانیسم‌ هایِ تک سلولی اگرچه از لحاظِ رویکرد‌ها و راهبردهای بقا^[۵۵] ساده ‌ترین گروه‌ ها به نظر می ‌‌رسند اما در واقع بیشترین گوناگونی ‌ها را دارند[۵۶].

ارگانیسم ‌های تک سلولی در سخت ‌ترین و نامساعد‌ترین محیط‌ هایِ زیست زندگی‌ می‌‌ کنند – از یخ ‌های قطبی گرفته تا نزدیک به چشمه‌ های آبِ داغ (نزدیک به جوش) و از دریاچه‌ های نمک گرفته تا اعماقِ زمین و در درونِ سنگواره‌ ها و صخره ها. [۵۷]
میکروب‌ ها هم، بهمین نحو زندگی‌ ، انرژیِ خود را از منابعِ گوناگون دریافت می‌‌ کنند[۵۸].
اگرچه بیشترِ میکروب‌ ها در سلول‌ هایِ منفرد و مجزا بسر می‌‌ برند و زندگی‌ می‌‌ کنند اما برخی‌ از آنها قادرند که سازواره‌ های مرکبی^[۵۹] بسازند که می ‌‌تواند به ساخت ‌هایی بزرگ تر تبدیل شود[۶۰].

قلمرو حاکمیتِ قارچ‌ ها^[۶۱] شاملِ مخمر، کپک و قارچ‌ هایِ معمولی^[۶۲] – یعنی‌ شاملِ همه ی ارگانیسم‌ هایی ست‌ که در ساختارِ سلولی و طرحِ رشدِ خود به گیاهان شبیه اند اما شاخصه ی فتوسنتزی ندارند[۶۳]. قارچ‌ ها رویکرد‌ها و راهبردهای بقایِ گوناگونی برمی‌‌ گزینند[۶۴].

برخی‌ قارچ‌ ها مانند مخمر ارگانیسم ‌هایی تک سلولی هستند که می‌‌ توانند سازواره‌ هایِ مرکبِ باکتریایی^[۶۵] بسازند. بازتولید آنها غیرجنسی‌ و از طریقِ تولیدِ یاخته^[۶۶] است[۶۷].
برخی‌ دیگر منجمله کپک شاملِ میلچه‌ هایِ درهم تنیده ی^[۶۸] متنوعی هستند که تبدیل به توده هایِ انبوهِ کُرکی می ‌‌شوند[۶۹].
گُلسنگ ‌ها^[۷۰] رابطه ی تعاملی و همزیست گرایانه یِ^[۷۱] غریبی دارند و همچون میلچه‌ هایی‌ درهم تنیده با جلبک و خزه^[۷۲] (که فتوسنتزی اند[۷۳]) درهم می‌‌ شوند[۷۴].
قارچ‌ هایِ رویشیِ معمولی‌ تنها نوعِ قارچ ‌ها هستند که بازتولید جنسی‌ دارند[۷۵].

قارچ‌ ها نقش مهمی‌ را در تجارت و در طبیعت بازی می ‌‌کنند.

آنها ارگانیسم‌ هایِ مرده را ازهم می‌‌پاشند^[۷۶] و سنگ ‌ها را به خاک تبدیل می‌‌ کنند.
از طریق فرآیندِ تخمیر قارچ‌ ها تولیدِ پنیر و سوسِ سویا می‌‌ کنند و تولیدِ مشروباتِ الکلی را یاری می ‌‌دهند و بسیاری از آنها نیز خود خوردنی هستند[۷۷].
قارچ ‌ها همچنین به تولیدِ پلاستیک و صابون یاری می ‌‌رسانند[۷۸].
پنیسیلین و آنتی بیوتیک‌ ها بدون یاری قارچ‌ ها قابلِ تولیدِ نمی‌‌ بودند[۷۹].

گیاهان، جلبک‌ ها و خزه‌ ها[۸۰] انرژیِ خود را از خورشید می‌‌ گیرند و فوتون‌ ها را به انرژی شیمیایی ای تبدیل می‌‌ کنند که در بافت‌ ها و سلول ‌های‌ شان استفاده می ‌‌شود. ^[۸۱]

همه ی آنها فرآیندِ فتوسنتزی را بکار می ‌‌گیرند تا انرژیِ خورشیدی را به ملکول‌ هایی پر انرژی از قبیلِ گلوکزِ شکر تبدیل کنند[۸۲].
طبقه بندیِ گیاهان بسیار مشکل است و توافقِ نظری هم چندان وجود ندارد. در موردِ جلبک ها این طبقه بندی بیش از همه ی گیاهان مشکل ساز بوده است[۸۳].
اغلب طبقه بندی گیاهان بر اساسِ نوعِ تجدیدتولید و گردشِ آب‌ شان صورت پذیرفته است[۸۴].
برخی‌ از آنها مانند خزه در محیط‌ هایِ مرطوب می ‌‌رویند و آب را از ساخت‌ های بالایِ زمینِ جذب می‌‌ کنند.
اما بیشتر گیاهان آوندی^[۸۵] هستند و ریشه، ساقه و شاخ و برگ دارند و آب را از طریقِ سیستمِ آوندیِ خود جذب می ‌‌کنند.
همه ی گیاهان تجدیدتولید جنسی‌ دارند؛ اما از طریقِ پیوندی یا ژنتیکی هم قابلِ تجدید تولید اند – که در آن گیاهی کاملا شبیه به گیاهی قبلی؛‌ از تک سلولِ آن تجدیدتولید می شود.

جانوران[۸۶] شاملِ همه ی ارگانیسم‌ هایی چندسلولی هستند که انرژی و موادِ خام موردِ نیاز خود را از بیوملکول ^[۸۷] دیگر ارگانیزم‌ ها تهیه می‌‌ کنند . ^[۸۸]

جانوران بنحو شگفت انگیزی گوناگون اند[۸۹].

امروزه تعدادی بیش از ۱.۳ میلیون گونه‌ های مختلفِ جانوران[۹۰] در ۳۵ راسته ی مختلف شناخته شده اند[۹۱] که هریک از آنها طرحِ درونی‌ و بیرونی ساخت‌ هایِ اندام واره ای خود را دارند.
مهره داران شاملِ همه ی جانورانی هستند که ستونِ فقرات و ساختی استخوانی دارند از قبیل ماهی‌ ها، خزندگان، دو زیست ها، پرندگان و پستانداران.
بی مهره‌ ها قسمتِ اعظمِ جانوران را تشکیل می دهند و ساختِ استخوانی ندارند. آنها شامل اسفنج ها، چترِ دریایی، مرجان ها، صدف ‌ها و انواعِ گوناگونِ کرم‌ ها^[۹۲] هستند.
بند اندام‌ ها (یا بندپاها^[۹۳]) که دست و پاهای بندبند دارند قریب به ۱۰۰۰۰۰۰ گوناگونی دارند و هر روزه انواعِ جدیدتری به تعداد آنها افزوده می ‌‌شود[۹۴].
حشرات حدودِ ۷۰% بند اندام‌ ها را تشکیل می ‌‌دهند که سوسک‌ ها[۹۵] در گوناگونی خود بیشترین آنها هستند[۹۶].
وقتی‌ از مشهور‌ترین زیست شناسِ قرن بیستم هالدین^[۹۷] (۱۸۹۲-۱۹۶۴) پرسیده شد[۹۸] که در دهه‌ ها مطالعه پیرامون جانوران چه آموخته است، وی گفت: ” خداوند علاقه ی مفرطی^[۹۹] به سوسک‌ ها دارد.”[۱۰۰]

——————————-

[۱]

چاپ و انتشار این مقالات و فایل‌ های صوتی بدون ذکر نام نویسنده و مرجع، و هرگونه استفاده برای مقاصد خصوصی و اهداف انتفاعی بدون گرفتن مجوز از نویسنده اکیدا غیر قانونی است

[۲]

Cull, Jane. Living Systems: An Introductory Guide to the Theories of Humberto Maturana and Francisco Varela. Createspace Independent Publishing Company, 2013.

[۳]

Bingley, William. Natural History of Animals. Linnaean System of Arrangement. Amazon Digital Services LLC, 2014.

[۴]

Starr, Cecie, and Taggart, Ralph, and Evert, Christine. Biology: The Unity and Diversity of Life. Cengage Learning, 2015.

[۵]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۶]

Davies, Nicola. Many: The Diversity of Life on Earth. Candlewick, 2017.

[۷]

McGowen-Jordan, j. and Simons, A. and Schmid, M. ISCN 2016: An International System for Human Cytogenomic Nomenclature.S. Karger, 2016.

[۸]

Linnaean System

[۹]

Toole, Glenn, and Toole, Susan. Biology in Context for Cambridge International A Level. Oxford University Press, 2017.

[۱۰]

Barresi, Michael, J. F. and Gilbert, Scott, F. Developmental Biology. Oxford University Press, 2019.

[۱۱]

monera kingdom

[۱۲]

Abubakar, Bala. Summary on Kingdom: Monera. Amazon Digital Services LLC, 2016.

[۱۳]

Wearing, Judy. Bacteria: Staph, Strep, Clostridium, and Other Bacteria. Crabtree Publishing Company, 2010.

[۱۴]

protista kingdom

[۱۵]

Hamilton, Gina. Kingdom of Life: Protista. Lorenz Educational Press, 2006.

[۱۶]

fungi

[۱۷]

Peterson, Jens, H. The Kingdom of Fungi. Princeton University Press, 2013.

[۱۸]

Plants and the photosynthesis process

[۱۹]

Duppa, Richard. The Classes and orders of the Linnaean System of Botany, Illustrated by Select Specimens. Palala Press, 2015.

[۲۰]

Blankenship, Robert, E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Wiley- Blackwell, 2014.

[۲۱]

Stuppy, Wolfgang, and Kessler, Rob, and Harley, Madeleine. Wonders of the Plant Kingdom: A Microcosm Revealed. University of Chicago Press, 2015.

[۲۲]

Fordyce Mavor, William. Natural History Founded on the Linnaean arrangement of Animals. HardPress, 2018.

[۲۳]

همانگونه که در دیباچه ی کتاب زیر آمده، در میان بخش ‌های به هم مرتبط این کتاب، یاداشت ‌ها و نوشته‌ هایی‌ با عنوان های “نمونه‌ های کاربردی” قرارگرفته اند که در بیشتر موارد به جنبه ‌های اجرایی و به سرمشق‌ های پیاده سازی و به نمونه‌ های کاربردی موضوع‌ های علمی‌ می ‌‌پردازند.

[۲۴]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۲۵]

Healey, William. The Linnaean System of Conchology: Describing the Orders, Genera, and Species. Palala Press, 2016.

[۲۶]

Competitive-cooperative=coopetitive

[۲۷]

Maturana, H. R. and Varela, F. Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living. D. Reidel Publishing Company, 1980.

[۲۸]

Capra, Fritjof, and Luisi, Pier Luigi. The Systems View of Life: A Unifying Vision. Cambridge University Press, 2016.

[۲۹]

metabolism

[۳۰]

Alon, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman and Hall, 2019.

[۳۱]

Adenosin TriPhosphate

[۳۲]

mitochondria

[۳۳]

Know, Lee. Mitochondria and the Future of Medicine: The Key to Understanding Disease, Chronic Illness, Aging, and Life Itself. Chelsea Green Publishing, 2018.

[۳۴]

شاید استفاده از واژه ماشین، در عبارت ماشین سلولی، برداشتی مکانیکی را در ذهن ما القا کند، که البته منظور این نیست، و شاید استفاده از سیستم سلولی در انتقال معنا درست تر باشد.

[۳۵]

Wallace, Douglas, C. and Youle, Richard, J. Mitochondria. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2013.

[۳۶]

synthesized

[۳۷]

Brady, Scott, and Siegell, George, and Albers, Wayne, R. and Price, Donald. Basic Neurochemistry: Principles of Molecular, Cellular, and Medical Neurobiology. Academic Press, 2011.

[۳۸]

glycolysis

[۳۹]

Iyer, D. and Examville Staff. Glycolysis: Review Notes in Biochemistry. Examville, 2011.

[۴۰]

carbon-6 sugar glucose

[۴۱]

Miehlke, K. and Williams, R. M. and Lopez, D. A. Enzymes: The Fountain of Life. Neville Publishers, 1994.

[۴۲]

biological catalyst called enzyme

[۴۳]

Other metabolic pathways such as respiration or fermentation

[۴۴]

Jacobs, Jamie. Metabolism Basics: A Walkthrough Guide to Fermentation and Cellular Respiration. Amazon Digital Services LLC, 2012.

[۴۵]

Masino, Susan, and Boison, Detlev. Adenosine: A Key Link between Metabolism and Brain Activity. Springer, 2012.

[۴۶]

pyruvic acid molecule

[۴۷]

Brun, G., McKane, L. and Karp, G. Biology: Exploring Life, 2nd Edition. New York: Wiley, 1993.

[۴۸]

Griffiths, Ray, and Nicolle, Lorraine. Mitochondria in Health and Disease: Personalized Nutrition for Healthcare Practitioners. Singing Dragon, 2018.

[۴۹]

Krebs Cycle

[۵۰]

Gray, Theodore, and Mann, Nick. Molecules: The Elements and the Architecture of Everything. Black Dog & Leventhal, 2018.

[۵۱]

Salway, J. G. Metabolism at a Glance. Wiley- Blackwell, 2017.

[۵۲]

Michelson, Alan, D. and Cattaneo, Marco, and Frelinger, Andrew, and Newman, Peter. Platelets. Academic Press, 2019.

[۵۳]

Brown, J. M. M. and Jaros, G. G. Elementary Medical Biochemistry. Butterworth – Heinemann, 2013.

[۵۴]

Watts, Henry. A Dictionary of Chemistry and the Allied Branches of Other Sciences. Forgotten Books, 2018.

[۵۵]

survival strategies and approaches

[۵۶]

Ballarin, Loriano, and Cammarata, Matteo. Lessons in Immunity: From Single-cell Organisms to Mammals. Academic Press, 2016.

[۵۷]

Snedden, Robert. The Diversity of Life: From Single Cells to Multicellular Organisms. Heinemann, 2007.

[۵۸]

Mould, Steve. The Bacteria Book: The Big World of Really Tiny Microbes. DK Children, 2018.

[۵۹]

colonies

[۶۰]

Cohen, G. N. Microbial Biochemistry. Springer, 2014.

[۶۱]

fungi kingdom

[۶۲]

Yeast, mold and ordinary mushrooms

[۶۳]

Peterson, Jens, H. The Kingdom of Fungi. Princeton University Press, 2013.

[۶۴]

Stephenson, Steven, L. The Kingdom Fungi: The Biology of Mushrooms, Molds, and Lichens. Timber Press, 2010.

[۶۵]

bacteria colonies

[۶۶]

spores

[۶۷]

Vermeulen, Frans. Fungi – Kingdom Fungi. Netherlands, 2006.

[۶۸]

intertwined filaments turning to fluffy masses

[۶۹]

Stephenson, Steven, L. and Stempen, Henry. Myxomyteces. Timber Press, 2000.

[۷۰]

lichens

[۷۱]

Cooperative and symbiotic relationships

[۷۲]

Algae and moss

[۷۳]

Tang, Guo Zhen. Natural Plant Breeding and the Environment of Plant Movement. Algae and Moss. China Social Science Publishing House, 2000.

[۷۴]

Stephenson, Steven, L. The Kingdom Fungi: The Biology of Mushrooms, Molds, and Lichens. Timber Press, 2010.

[۷۵]

Arora, David. Mushrooms Demystified. Ten Speed Press, 1986.

[۷۶]

decompose

[۷۷]

Rogers, Robert, and Wasser, Solomon, P. The Fungal Pharmacy: The Complete Guide to Medicinal Mushrooms and Lichens of North America. North Atlantic Books, 2011.

[۷۸]

Forgey, M. D. William, W. Wilderness Medicine: Beyond First Aid. Falcon Guides, 2012.

[۷۹]

Isokauppila, Tero, and Sigmatic, Four, and Hyman, Mark. Healing Mushrooms: A Practical and Culinary Guide to Using Mushrooms for Whole Body Health. Avery, 2017.

[۸۰]

Moss, Brian. Ponds and Small Lakes: Micro Organisms and Fresh Water Ecology. Pelagic Publishing, 2017.

[۸۱]

Wilson, E.O. The Diversity of Life. New York: Norton, 1992.

[۸۲]

Maloof, Torrey. Photosynthesis. Teacher Created Materials, 2015.

[۸۳]

Wikipedia Contributors. Plant Taxonomy. Focus On, 2018.

[۸۴]

Mauseth, James, D. Botany: An Introduction to Plant Biology. Jones & Bartlett, 2016.

[۸۵]

vascular