كيف تطورت المادة عبر مليارات السنين؟ : من الإنفجار العظيم إلى ظهور المادة الحية

التطور من وجهة نظر كونية لا يقتصر فقط على ما تعرفه حول ما جاء به داروين بخصوص تطور وتنوع الكائنات الحية، كما أن هذا ليس هو موضوع مقالنا، لأنه في جميع الأحوال المادة في علم البيولوجيا ودراسة المادة العضوية بصفة عامة من وجهة نظر كيميائية هي أشد تعقيداً وتطوراً من المادة الميتة التي لا حياة فيها كالصخر والمعادن، إن المتتبع لخيوط المادة منذ الوهلة الأولى التي حدث فيها الإنفجار العظيم سوف يلاحظ أن المادة تتعقد أكثر فأكثر كلما تقدم الزمن إلى الأمام، فتطور المادة إذن هو خاصية طبيعية تتميز بها منذ بداية الكون مع الإنفجار العظيم، وبتتبعنا لخيوط تطور المادة سوف يتبيَّن لنا بطريقة واضحة أن المادة وكأنها مبرمجة منذ البداية على التطور والتحول عبر الزمن، وكما يؤكد ذلك علماء الفيزياء فالكون الذي نرصده اليوم بدأ من طاقة خالصة مركزة ومنضغطة في مُفردة لا حجم لها وبكثافة لا نهائية وبطاقة جد عظيمة، باختصار العودة بالزمن إلى 13,5 مليار سنة لم يكن هناك حياة ولا مكان ولا زمن ولا مادة وكان الكون كله غير دي حجم ومنضغط في مُفردة شديدة الكثافة والطاقة.

Design Alex Mittelmann, Coldcreation / CC BY-SA
الانفجار العظيم

ظهور أول لبنات المادة : تخلُّق الكواركات وتشكُل البروتونات والنيوترونات.

بعد سلسلة من الأبحاث والتقدم والإكتشافات في الفيزياء وصل العلم اليوم إلى أن أصل المادة التي توجد في كوننا كاملة هو الطاقة التي إنفجرت من مُفردة الإنفجار العظيم، وبعد مدة جد قصيرة من هذا الإنفجار، تشكلت أولى لبنات المادة، جسيمات أولية غير قابلة للقسمة أو التجزيء أطلق عليها إسم الكواركات والإلكترونات، أهم أنواع هذه الكواركات هو الكوارك العلوي والكوارك السفلي، حيث أن الكوارك العلوي له شحنة موجبة تساوي 2/3+ والكوارك السفلي له شحنة سالبة تساوي 1/3- ، وبعد مدة زمنية تقدر ب 0,000001 من الإنفجار العظيم تمَّ تشكل وتطور النوترونات والبروتونات بفضل القوة النووية القوية إنطلاقاً من الكواركات، وكان هذا ثاني تطور للمادة بعدما تطورت الجسيمات الأولية في المرحلة الأولى عن الطاقة، تشكَّل البروتون من كواركين علويين وكوراك سفلي وكان مجموع شحنات الكواركات يساوي +1 وتشكل النوترون من كواركين سفليين وكوارك علوي، وكان مجموع الشحنة هو صفر.

• شحنة البروتون :
3 quarks = 2 quark up + 1 quark down = +2/3 + 2/3 – 1/3 = +1

• شحنة النوترون :
3 quarks = 1 quark up + 2 quark down = +2/3 – 1/3 -1/3 = 0

عندما وصلت درجة حرارة الكون تقريباً إلى 999999999 درجة مئوية بعد الإنفجار العظيم، بدأت المادة في التطور لمرحلة جديدة تسمى بالتَّخلُق النووي البدائي، حيث بدأت نوى نظير الهيدروجين والمسمى بالديتوريوم ونوى الهيليوم وكذا نوى الليتيوم في التَّكوُن عبر إلتحام النوترونات بالبروتونات بفعل القوة النووية القوية، وسُميّ هذا التخلق بالتخلق النووي البدائي لأنه أول تخلُق حدث فيه الإنذماج النووي بين البروتونات والنوترونات بعد الإنفجار العظيم لتشكيل نويات خفيفة، أما باقي نوى العناصر الأثقل نسبياً سوف تتكون بفعل التخليق النجمي أي داخل قلب النجوم.

نواة الهيليوم
Helium_atom_QM.svg: User:Yzmo derivative work: DZadventiste / CC BY-SA

تشكل الذرات

بعد 380 ألف سنة من الإنفجار العظيم حيث أصبحت درجة حرارة الكون هي 10000 درجة مئوية تطورت المادة إلى مرحلة رابعة، وهي تكوُّن أول ذرة من خلال تجمع بروتون وإلكترون بفضل القوة الكهرومغناطيسية، سُميت هذه الذرة بعد إكتشافها بذرة الهيدروجين، لكن لم يكن هذا التجمع بين الإلكترون والبروتون يشكل تماسكاً ملتحماً كما هو الحال بين البروتونات مع النوترونات، وإنما كان البروتون على شكل نواة نسبياً ثابت مقارنة مع الالكترون الذي كان في حالة حركة سريعة جدا حوله.

ذرة الهيدروجين
BruceBlaus / CC BY
سوبرنوفا

لم يتوقف تطور المادة عند هذا الحد بل إستمرت في التطور من مستوى إلى آخر، وكلما تطورت أكثر زادت نسبة التعقيد، فبعد هذه السلسلة التي مرت منها المادة منذ الإنفجار العظيم، سوف يتشكل أول مصنع عظيم للإنذماج النووي، حيث سيتم إذماج النورتونات مع البروتونات لتشكيل نوى ملتحمة أخرى أثقل، هذا المصنع هو ما نسميه اليوم بالنجوم، تكونت هذه النجوم بفضل الغازات والغبار الكوني الذي كان يُشكل السُدم التي لا تزال موجودة حتى اللحظة في الفضاء الكوني، وعند تجمع الغازات في كتلة واحدة بفعل جاذبية المادة فيما بينها، إرتفع الضغط في قلب هذه التكتلات الغازية الهائلة، فكانت هذه أول بوادر تكون النجوم، إستمرت المادة في الإنهيار على نفسها تدريجيا حتى وصلت درجة الحرارة في قلب النجم إلى قيمة جد عظيمة، حيث تحولت هذه الغازات إلى بلازما ثُم إنطلق الإنذماج النووي في قلب النجم يُشكل النوى الأثقل بطريقة متسلسلة من الأخف كالهيليوم إلى الأثقل كالكربون والأوكسجين حتى نهاية سلسلة الإندماج التي تتوقف عند الحديد، لأن نوى الحديد مستقرة ولا يمكنها أن تندمج لتشكل نوى عناصر أخرى في قلب النجم، نهايات النجوم مختلفة ومتعددة وكل نجم كيف تنتهي حياته، هناك من ينتهي إلى قزم أحمر أو إلى نجم نوتروني أو إلى ثقب أسود، لكن ما يهمنا هنا هو نهاية النجوم التي تُشكل نوى أخرى أثقل بفعل إنفجار السوبرنوفا، النجوم التي تحتوي على مادة أكثر تكون حياتها أقصر لأن هذا يجعلها تستهلك وقودها بسرعة كبيرة، وعند إنتهاء الوقود أي توقف الإندماج النووي في قلب النجم، ينهار النجم على نفسه بسرعة أكبر مما يجعله يلفظ بمكونات سطحه الخارجي في الفضاء ويسمى هذا الحدث بالسوبرنوفا حيث يصبح الضغظ والحرارة أثناء الإنفجار ملائمين لتكون نوى عناصر أثقل كاليورانيوم مثلا ونوى عناصر أخرى أثقل.


ذرة الليتيوم

ذرة الكربون

بعد هاتين المرحلتين للإندماج النووي، مرحلة الإندماج النووي في قلب النجم ومرحلة السوبرنوفا، أي مرحلة موت النجم الذي يلفظ خلالها كل العناصر المتكونة في الفضاء، تأتي مرحلة أخرى جديدة لتطور المادة، حيث تتكون ذرات أخرى أكثر تعقيدا من الهيدروجين والهيليوم والليتيوم، تبدأ هذه النوى بالتقاط الإلكترونات من الفضاء لتشكل ذرات ومنه يتكون عنصر الكربون والأوكسجين والأزوت والحديد واليورانيوم وباقي العناصر الأخرى التي توجد في الجدول الدوري للعناصر، وهنا تكون المادة قد قطعت أشواطاً في التطور وبعد ذلك سوف تدخل هذه السحابة من الذرات في تشكيل مجموعة شمسية معينة تتضمن كواكب مادية ضخمة كمجموعتنا، تطور المادة لن يتوقف عند هذا الحد بل سوف يستمر، فهذه الذرات لا تبقى دائماً على نفس الحال وبنفس الخصائص لأنه رغم تكونها يكون بعضها غير مستقر، وتبدأ بعض هذه الذرات بالإشعاع لتتحول مع مرور الزمن بفضل القوة النووية الضعيفة من عنصر له خصائص معينة إلى عنصر آخر مختلف جذرياً، كما يحدث مع اليورانيوم المُشع إذ يستمر في الإشعاع بالموجات الكهرومغناطيسية التي تسمى إشعاع كاما وإرسال الجسيمات الدقيقة بيطا وألفا ليصل في الأخير إلى نواة أخرى مغايرة تماماً ومستقرة على شكل آخر. اليورانيوم يعتبر عنصر غير مستقر في الطبيعة ولهذا فهو يستمر بالإشعاع ليتحول في الأخير إلى ذرة الرصاص الأكثر استقراراً مروراً بثلاثة عشر ذرة أخرى وسيطة مُشعة أثناء تحوله.

الجدول الدوري للعناصر

كما بيّنا في الفقرة السابقة فإن الذرات لم تُخلق لتبقى تائهة في الكون، بل هي تطورت وتشكلت وقدمت الكون والطبيعة بالصورة التي يوجد عليها اليوم، وجعلت من الكون الذي بدأ من طاقة مجردة إلى كون بشكل مختلف تماماً عن بدايته، حيث بدأت الذرات تتحد فيما بينها بفعل القوة الكهرومغناطيسية لتشكل الجزيئات، وهذه مرحلة أخرى من تطورها حيث تكونت الجزيئات البسيطة كثنائي الأوكسجين O2 والجزيئات المركبة كثنائي أكسيد الكربون CO2 وتشكلت الأحجار والصخور المتحجرة، ثم بعد ذلك الجزيئات المعقدة كالجزيئات العضوية والبيولوجية التي تشكل المادة الحية اليوم أو بقايا المادة الحية.

▪ ظهور المادة الحية

يُعد تحول المادة الميتة إلى مادة حية الطفرة الحقيقية التي تطورت فيها المادة إلى سلم أعلى، وارتقت مرتقاً صعباً جداً، حيث شكلت أشياء جد معقدة، ويبقى لغز تطور المادة من مركبات متحجرة لا حياة فيها إلى مركبة أكثر تعقيداً، تحدياَ لعلماء البيولوجيا والكيمياء اليوم، هناك عدة فرضيات تقترح تشكل أحماضا أمينية وهي مركبات معقدة قليلا في التركيب مقارنة مع المادة الميتة كالحجر والصخر، لكن ظهور الحياة المادية كالنباتات والحيوانات لا يزال لغزاً وتحدياً حقيقياً.

رغم تنوع واختلاف الكائنات الحية الموجودة على الأرض، فهي تتكون كلها من نفس الأصل أو لنقل الوحدات الأولية للبناء، وهنا نقصد على وجه التحديد الذرات، ومن أغلب الذرات التي تشكل هذه المادة الحية هو الكربون C، الأوكسجين O، الهيدروجين H و الأزوت N. وتشكل هذه العناصر تقرياً نسبة 96% من جسم الكائنات الحية، وهي أساس وحدات بناء الخلايا عند جميع الكائنات الحية، وما تبقى من العناصر كالكلسيوم، المنغنيزيوم، الكلور، البوتاسيوم، الحديد، الكبريث والفوسفور … يشكل فقط نسبة 4% من الجسم.

على غرار الذرات التي تعتبر المادة الأساسية في بناء الكائن الحي، والتي تعتبر مادة ميتة من وجهة نظر فيزيائية، فالخلية تُعد أصغر وحدة بناء حية بالنسبة للكائنات الحية من وجهة نظر بيولوجية، فهي تمثل الوحدة الرئيسية لبناء كل هذه الكائنات الحية بدءاً من البكتيريات البدائية، والتي منها ما يوجد في الطبيعة في خلية وحيدة فقط، أي أن البكتيريا ككائن حي تتجسد في خلية وحيدة ويمكنها أن تتغذى وتكاثر، وكذلك الكائنات المجهرية متعددة الخلية والنباتات والحشرات والحيوانات وصولا إلى البشر، فكل هذه الكائنات تتشابه من حيث وحدة البناء وهي الخلية الحية، والخلية نفسها تتكون من نفس الذرات عند كل الكائنات الحية.

وتجدر الإشارة هنا إلى أن كل الذرات التي تُكون الكائنات الحية الموجودة على الأرض لم تتكون على الأرض، وإنما تكونت في قلب النجوم وانفجارات السوبرنوفا قبل أن تتكون المجموعة الشمسية نفسها فما بالك بالأرض، نحن بطريقة ما أبناء النجوم. الكائنات الحية منها ما هو ذاتي التغذية ومنها ما يتغذى على المادة الحية الجاهزة، فالنباتات مثلا تصنع غذائها بنفسها عبر ظاهرة التركيب الضوئي وامتصاص متطلباتها من المادة كالأملاح المعدنية من الأرض، وهناك حيوانات عاشبة تتغذى على هذه النباتات كمادة حية جاهزة للإستعمال، ثم هناك حيوانات لاحمة تتغذى على هذه الحيوانات العاشبة، ثم يأتي الإنسان القارت أي العاشب واللاحم في نفس الوقت، والذي يتغذى بدوره على الإثنين، نحن أحياء على الأرض بفضل الضوء، لأن بفضله تستطيع جل النباتات القيام بعملية التركيب الضوئي لإنتاج المادة العضوية الأساسية في لعيش جل الكائنات الحية على وجه الأرض.
إذن الضوء هو أساس الحياة وفي غيابه تنعدم الحياة، فبفضله تستطيع النباتات أن تنمو وتكتسب طاقتها ومادتها الأولية التي تمتصها من الأرض، وهذا الضوء ما هو إلا نِتاج لصناعة العناصر الكيميائية في قلب النجوم، أي أنه يُنتج عن طريق الإنذماج النووي في قلب النجوم، وهنا نرى الرابطة العظيمة المتكاملة لتطور المادة في الكون، لا شيء ينتج بطريقة عبثية في الكون، الكون هو كل متكامل ومترابط لا يمكن تجزيئه.

نعود إلى الخلية الحية وحدة البناء، تتضمن هذه الخلية في نواتها الحمض النووي DNA، والحمض النووي هذا هو البرنامج أو الشفرة الكلية لصنع كائن حي متكامل، فكل الصفات وما يحتوي عليه الكائن من أعضاء يوجد في الحمض النووي بنواة الخلية، وعند الإنتخاب الجنسي تُمرر هذه الجينات إلى الكائن الجديد الحاضن لنفس الجينات، فرغم الموت والحياة الذي تشهده الكائنات الحية على الأرض، فالجينات لا تموت أبداً، لأن التوالد هو عملية استمرار حياة الجينات من كائن لآخر، فنحن بطريقة ما وكأننا آلات تستعملنا الجينات لتستمر هي في الحياة من جيل لآخر، وموت الكائن الحي ما هو في حقيقة الأمر إلا موت الآلة القديمة الحاضنة للجينات التي تم تمريرها إلى الأجيال الصاعدة، ومكونات الكائن الحي المتوفى تعود للأرض لتساهم في بناء كائن حي آخر جديدا مستقبلاً سوف يقوم بدوره هو الآخر باحتضان الجينات المستقبلية.

الحمض النووي يُعد الخطة الكاملة المبرمجة في المادة لصنع كائن حي، ورغم كل ما يحتوي عليه من غموض نحو صناعة الكائنات والحياة إلا أنه يتكون من مجموعة جزيئات بسيطة جداً تسمى بالنيكليوتيدات، التايمين T، الكوانين G، السيتوزينC، الأدينين A. هذه النيكليوتيدات هي نفسها وحدات بناء الجينات عند كل الكائنات الحية، واختلاف الجينات من جين إلى آخر يعتمد فقط على طول سلسلة الجين واختلاف ترتيب هذه النيكليوتيدات بداخله، ومجموع الجينات يُكَوِّن شريط الحمض النووي DNA، وشريط الحمض النووي يوجد على شكل كروموزومات تُشكل عند بعض الكائنات أزواجاً فيما بينها، حيث يمتلك الإنسان مثلاً 23 زوج من الكروموزومات أي 46، وتمتلك البكتيريا وحيدة الخلية كروموزوم واحد أو إثنان، ويختلف عدد الكروموزومات من نوع لآخر.

Magladem96 / CC BY-SA

الكائنات التي لها نفس عدد الكرموزومات تستطيع التناسل فيما بينها وتدخل ضمن نفس النوع للكائنات، فالبشر مثلا يُعتبر نوعاً لأنه يستطيع التناسل فيما بينه والأبقار تشكل نوعاً وكذلك فصيلة الكلاب رغم اختلاف أشكالهم الخارجية، لأن الكلاب رغم إختلافهم الظاهري والشكلي إلا أن لهم نفس عدد الكروموزومات، أما الاختلافات الظاهرية في بعض الصفات الخارجية عند الكائنات ترجع إلى نفس النوع، كاختلاف لون العين أو الشعر فهي لا تعود إلا لإختلافات في جينات الحمض النووي المسؤولة عنهم، تحدث هذه الاختلافات بفعل الإنتخاب الجنسي لأن الذكر يساهم ب 50% من جيناته والأنثى تساهم هي الأخرى ب 50% من جيناتها وهذا يولد اختلافاً وتنوعاً في الجينات عند الأبن إضافة إلى الطفرات العشوائية التي قد تحدث عند بداية تشكل الجنين.

▪خلاصة

يبدو أن المادة كانت مبرمجة منذ الوهلة الأولى بالخطة الكاملة التي يجب أن تصل إليها، فالقوانين الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تم برمجتها عليها منذ البداية هي من ساهمت في تطور المادة عبر مليارات السنين لتصل حيث وصلت اليوم، ولا ندرك ما يوجد من برمجات أخرى، وهل سوف تستمر هذه المادة في التطور نحو أشياء أخرى في المستقبل البعيد أم أنها وصلت إلى المبتغى الأساسي.
يجب أن نذكر هنا بالمراحل الأساسية التي مرت منها المادة خلال تطورها:

• المرحلة الفيزيائية : بدأت القوانين الفيزيائية في الإشتغال منذ الإنفجار العظيم إلى حين تكون الذرة، لكن المرحلة الفيزيائية لم تتوقف هنا عندما تشكلت الذرة، وإنما إستمرت في الإشتغال ولا تزال تشتغل حتى اللحظة، ولكن خلال المرحلة ما بين الإنفجار حتى لحظة ظهور الذرة كانت القوانين الفيزيائية وحدها من تتحكم في المادة.
• المرحلة الكيميائية : إنطلقت القوانين الكيميائية في الإشتغال إنطلاقاً من بداية تشكل الجزيئات، لكن القوانين الفيزيائية في هذه المرحلة ظلت هي الأخرى تعمل كذلك.
• المرحلة البيولوجية : وهي مرحلة ظهور الكائنات الحية، وهنا استمرت القوانين الفيزيائية والكيميائية تعمل جنباً إلى جنب مع القوانين البيولوجية.

▪مصطلحات

Big Bang : الإنفجار العظيم
Nébuleuse : سديم
Nucléosynthèse primordiale : التخلق النووي البدائي
Nucléosynthèse stellaire : التخلق النووي النجمي
Singularité : مُفرَّدة
Quark up : كوارك علوي
Quark down : كوارك سفلي
Rayonnement Gama : إشعاع كاما
Particules Alpha : جسيمات ألفا
Partupicules Beta : جسيمات بيطا
Matière vivante : المادة الحية
Matière inerte : المادة الجامدة أو الميتة
Cellule : خلية
Gènes : جينات
Cromosome : صبغي ، كروموزوم
Photosynthèse : التركيب الضوئي

إعداد : شعيب المستعين.

التدقيق اللغوي : نادية بوحفص وخولة سطيلي.

مراجعة علمية : إسماعيل علوي، حسام بنكروم، أنصار لزرق


اقرأ أيضا :

choaib el moustaine

Read Previous

لماذا يرفض العلم التجريبي إقحام الإله في النظرية العلمية ؟

Read Next

المخترع المغربي رشيد اليزمي يتفوق على أفضل شواحن البطاريات في العالم بتوقيت قياسي : عشرين دقيقة

7 Comments

  • مقال رائع

  • موضوع مشيق جدا و يحتوي على معلومات و أفكار قيمة تغني الرصيد العلمي و اللغوي ايضا .

  • رائع جدا

  • مقال راءع

  • موضوع شيق و رائع، يكون لديك تساؤلات فتبحث عن الجواب في الموضوع فتخرج بتساؤلات اكبر و اكثر. تسلسل جميل في الاحداث و لدي تساؤل حول تشكل الفيروسات لأنها لا تصنف على ما اظن كخلية و لا تحتوي على DNA لكنها تستعمل الخلايا لتكاثر هل فيروسات ربما تسبق تكون الخلايا ام تكونت بعدها؟ كذلك هل تكون كان عشوائي او ثابت حتى التابث في الكون قد يخضع للتغيير في النتيجة حسب chaos theory اذا غيرنا نقطة البداية؟ هل هناك احتمال تشكل عدة اشكال مختلفة للحياة التي لا تعتمد على الاكسجين و ذات وعي في هذا الكون؟ هل كوكب الارض كان سباقا لتشكيل حياة فوق سطحه في المجموعة الشمسية؟ من اين جاء الماء فوق سطحه؟ لربما اخطأت في سؤالي لكنها اسئلة حسب فهمي البسيط و كما قلت بقراءة المقال خرجت بأسئلة اكثر سأحاول البحث عنها

  • مقال في المستوى، غني بالمعلومات المعمقة والمعقدة في نفس الوقت، يضع قارئه إلى التساؤل أكثر فأكثر…

  • شكرا لك. موضوع رائع و مستوى عال في الشرح و التوضيح

Leave a Reply

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

error: Content is protected !!