راڤه‌ بۆ داهاتووی نیشتمانێکی ئازاد و سه‌ربه‌خۆ

نگاهی به‌ تئوری تکامل
اصل انواع داروین تا مهندسی ژنتیک

دکتر م. ج. مکریانی

چارلز داروین

برجسته‌ترین طبیعیدان تاریخ بشر چارلز داروین در ۱۲ فوریه سال ۱۸۰۹ (میلادی) در خانواده‌ی پزشکی ثروتمند در شروزبری (Shrewsbury) انگلستان دیده به جهان گشود. داروین پنجمین فرزند از شش فرزند رابرت داروین و سوزانا وجوود بود. رابرت و سوزانا از خانواده‌های اصیل زاده انگلیسی و حامیان کلیسای توحیدی بودند. زمانی که داروین در جولای ١٨١٧ مادرش را از دست داد، خواهران بزرگترش ماریانا )١٧٩٨-١٨٥٨ Marianne﴾، کارولینا ﴿١٨٠٠-١٨٨٨Caroline﴾ و سوزان) ١٨٠٣-١٨٦٦ Susan﴾ مسئولیت نگهداری وی را بعهده گرفتند. در بهار ١٨١٧ داروین در مدرسه روزانه انجمن مذهبی یونیتاریر ﴿Unitarier﴾ ثبت نام شد. ولی پدرش او را در ژولای ١٨١٨ به مدرسه شبانه روزی ﴿Boarding School﴾ در شروزبری انتقال داد. بین مدرسه و خانه‌ی پدری تنها یک رودخانه بود، بدینجهت داروین در طول هفته چندین بار از خانواده خود دیدار میکرد. او در مدرسه به آموزش ادبیات کلاسیک و تاریخ باستان و زبان لاتین میپرداخت. چون زبان لاتین برای داروین خسته کننده بود، اکثر اوقات او به کنار رودخانه و یا به منطقه با صفای شمال ویلز (Northern Wales) میرفت و به جمع آوری حشرات میپرداخت، و یا گاها کتاب مورد علاقه‌اش )عجایب دنیا( را مطالعه میکرد. او گاها به آزمایشگاه شیمی برادرش اراسموس الوری) ١٧٣١–١٨٠٢ Erasmus Alvey Darwin) میرفت، و وی را در کارهایش یاری مینمود. داروین در سال ۱۸۲۵ پس از یک سال کارآموزی در مطب پدرش، برای تحصیلات پزشکی به دانشگاه ادینبورو اسکاتلند (University of Edinburgh Medical School) رفت. ولی بزودی او با مشاهده خشونتهای عمل جراحی، که در آن زمان بدون امکانات و عمل بیهوشی انجام میگرفت، از پزشکی بیزار شد.

داروین با یک برده سیاهپوست به نام جان ادمونستون (John Edmonstone) که از جزیره گویان امریکای جنوبی‌ (Guyana, South America) آزاد گردیده بود در ادینبورو آشنا شد. داروین بزودی با او پیوند دوستی بست. ادمونستون بعلت داشتن هنر و دانش تاکسیدرمی) روشهای خشک کردن جانوران (در دانشگاه پزشکی ادینبورو تدریس میکرد. داروین نزد ادمونستون به آموزش تاکسونومی پرداخت. داروین همواره از ادمونستون در مورد مناظر امریکای جنوبی و زندگی گذشته و دوران بردگیش سوال میکرد، باتوجه‌ به‌ توضیحاتی که ادمونستون میداد او مجذوب طبیعت امریکای جنوبی شد.

معروفترین استاد دانشگاه ادینبورو روبرت ادموند گرانت (Robert Edmond Grant)بود. او یک فرد آزادمنش و از طرفداران تئوری تکامل لامارک بود. داروین نزد گرانت جانورشناسی دریایی و روش علمی مشاهده و مطالعه دقیق یافته‌ها و صورتبرداری و بایگانی آنها را فرا گرفت.

در سال ۱۸۲۷ پدر ناخرسند و نگران از سرنوشت فرزندش که به تحصیل پزشکی هیچ علاقه‌ای نشان نمی‌داد و به جای آن به شکار پرندگان میپرداخت، تصمیم گرفت او را در کالج کریست دانشگاه کمبریج ثبت نام کند تا به کسوت روحانیت در آید. داروین در کمبریج بواسطه پسر عمه‌اش با پروفسور هنسلو آشنا شد. داروین مجذوب اطلاعات و دانش علمی و گیاهشناسی جامع هنسلو شد و از گفتگو با او لذت میبرد. هنسلو نیز خرسند از کنجکاوی و علاقه‌ی داروین، او را به شرکت در جلسه های تدریس خود دعوت کرد. داروین در کلاسها‌ی تاریخ طبیعی جان استیونز هنسلو (John Stevens Henslow) شرکت جست و چیزی نگذشت، که یکی از محبوب‌ترین شاگردان وی شد. با نزدیک شدن فصل امتحانات، داروین با کمی تلاش بیشتر آزمون نهایی را با موفقیت پشت سر ‌نهاد.

داروین با تشویق هنسلو سال ١٨٣١ با کاپیتان روبرت فریتزروی (Robert FitzRoy) که بدنبال یک طبیعیدان و محقق برای همراه شدن یک سفر دریایی بقصد تنظیم نقشه‌های جغرافیایی کشورها و سواحل آمریکای جنوبی میگشت, همراه شد. داروین در این سفر اکتشافی, که پنج سال به درازا کشید, در سپتامبر سال ١٨٣٥ با کشتی بیگل(HMS Beagle) به مجمع الجزایر گالاپاگوس واقع در ٨٠٠ کیلومتری آمریکای جنوبی رسید.

این جزایر که ناشی از فعالیتهای آتشفشانی زیر اقیانوس آرام هستند, در غرب اکوادور واقع شده‌اند. این آتشفشانها نتیجه رانش صفحات تکتونیک لیتوسفر (پوسته زمین) ناسکا و کوکسا(Tektonical Plates Nasca and Cocsa) بر روی لایه مذاب اتنوسفر میباشند. برخورد این صفحات لیتوسفری با همدیگر یا موجب خروج گدازه‌های ماگمای زمین و یا در اثر فشارهای خارق‌العاده ایجاد شده موجب برآمدگی پوسته زمین(سلسله کوهها) میگردند. جزایر گالاپاگوس دارای حیوانات بی نظیری از جمله لاک پشتهای عظیم الجثه و پرندگان گوناگونی هستند. بعلت جدا بودن این جزایر از همدیگر حیوانات ساکن هر یک از این جزایر با هم تمایزات جزئی دارند، که در سیر تکاملی خود به شیوه‌ی انتخاب طبیعی کسب کرده‌اند. این ویژگیهای کسب شده به نسلهای بعدی منتقل گردیده و به این ترتیب به مرور زمان تشابهات و تفاوتهای جزئی بین حیوانات این جزایر بوجود آمده است، که با شرایط طبیعی و ویژگیهای این جزایر سازگاری دارند.

داروین در طی این سفر طولانی به جزایر و سواحل کشورهای زیادی پا نهاد و سعی نمود درباره‌ی حیوانات ساکن و زمینه شرایط محیطی آنها تحقیق نماید. او به محض اینکه کشتی لنگر می انداخت با یک قایق به ساحل میرفت و با کنجکاوی شگرفی دائما به بررسی و جمع آوری سنگواره‌های حیوانات میپرداخت و تلاش میکرد پدیده‌های طبیعی و چگونگی سازگاری این حیوانات با طبیعت و محیط را درک کند.

او مرتبأ بررسیها و ملاحظات خود را یادداشت مینمود و برای استادش هنسلو ارسال میکرد. داروین در آوریل سال ١٨٣٢ در ریو دوژانیرو پایتخت برزیل امروز مینویسد: رفتار بیرحمانه‌ای که با برده‌های اینجا مشاهده کردم مرا بشدت ناراحت و وحشتزده نموده است. او در سپتامبر همان سال در پانتا آلتا (Punta Alta) مینویسد: برخی از فسیلهای استخوانی که جمع آوری کرده‌ام مربوط به دایناسورهای بسیار بزرگی میباشند. یقین دارم که از قدمت آنها زمان زیادی نگذشته است. او در مارس سال ۱۸۳۳ در مورد جزایر فالکلند(Falkland) مینویسد: اینجا فسیلها و تنوع گونه‌های پرندگان طوری هستند، که من فکر میکنم در گذشته همه قاره‌ها به یکدیگر متصل بوده‌اند. او همچنین در مورد جزایر گالاپاگوس در سال ۱۸۳٥ مینویسد گیاهان، پرندگان و لاک پشتهایی را که اینجا مشاهده کرده‌ام، بعید بنظر میرسد که این جانوران از ابتدا متعلق به این جزایر بوده باشند.

داروین بیشتر اوقات خود را صرف پویش‌های زمین‌شناختی، بررسی سنگواره‌ها و مطالعه بر روی ارگانیسم‌های زنده میکرد. او از موجودات زنده امریکای جنوبی هزاران نمونه جمع آوری نمود، که بسیاری از آنها تا آن زمان برای دانشمندان غربی ناشناخته بودند. جمع آوری هر چه بیشتر فسیل انواع و گونه‌های جانوران و مقایسه آنها با یکدیگر شک و تردید داروین را در ثابت بودن ساختار فنوتیپی این تنوع در طول تاریخ افزایش میداد. در تمام طول سفر، داروین همواره از حمایت‌های استاد سابقش هنسلو برخوردار بود. او ترتیب انتشار نوشته‌های داروین را میداد و سنگواره‌های جمع‌آوری شده را در اختیار طبیعیدانان معتبر می‌گذاشت؛ بطوریکه وقتی در دوم اکتبر ۱۸۳۶ کشتی بیگل به بریتانیا بازگشت، داروین در جمع دانشمندان آوازه‌ پیدا کرده بود.

داروین در لندن با گروهی از بهترین طبیعیدانان دیدار نمود تا بر روی نمونه‌های گیاهی، جانوری و زمین‌شناختی جمع‌آوری شده‌ی او مطالعه کنند. ریچارد اوون (Richard Owen) زیست‌شناس و جراح سطنتی، وقتی در کالج بر روی مجموعه‌ی سنگواره‌های داروین کار میکرد با کمال شگفتی متوجه شد، که آن سنگواره‌ها متعلق به گونه‌هایی از جوندگان عظیم الجثه )دایناسورها( میباشند، که نسلشان منقرض شده است. این کشف بیش از پیش بر اعتبار داروین افزود. در ۱۷ فوریه ۱۸۳۷ چارلز لایل (Charles Lyell) سخنرانی خود را در مقام رئیس انجمن زمین‌شناسی به یافته‌های اوون درباره مجموعه‌ی سنگواره‌های داروین اختصاص داد و در همان جلسه داروین به پاداش زحماتش به عنوان عضو شورای انجمن زمین‌شناسی برگزیده شد. نگارش کتابی درباره زمین‌شناسی امریکای جنوبی و تألیف کتاب چند جلدی «جانورشناسی کشتی بیگل» از جمله دیگر پروژه‌هایی بود که داروین در آن مشارکت کرد. منشاء فکری تئوری تکامل داروین با مطالعه نظریات مالتوس(Thomas Robert Malthus) اقتصاددان معروف انگلیسی در سال ۱۸۳۸ شکل گرفت. مالتوس در یک رساله تحقیقی درباره افزایش تصاعدی جمعیت نتیجه گرفت که انسانها ناگزیرند خود را برای رویارویی با مشکلات رشد و ازدیاد جمعیت و معضلات تغذیه ناشی از آن بر روی کره زمین آماده کنند و چاره‌ای برای کنترل افزایش جمعیت بیندیشند، و گرنه نسل بشری منقرض خواهد شد.

داروین در مقاله‌ای در سال ۱۸۴۲ خلاصه‌ای از نظریه‌اش را تألیف کرد و در سال ۱۸۴۴ رساله‌ای ۲۴۰ صفحه‌ای را درباره انتخاب طبیعی (Natural Selection) منتشر کرد. داروین همچنان از ترس عکس العمل تشکیلات کلیساها و محافل مذهبی از انتشار گسترده نظریاتش خودداری میکرد، تا اینکه او در ژوئن ۱۸۵۸ نسخه‌ای از یک رساله زیست شناس جوانی بنام آلفرد راسل والاس (Alfred Russel Wallace) دریافت کرد. والاس در این رساله تحقیقی نظریات خود را بنام تمایل تغییرات انواع از منشاء اصلی بیان کرده بود. تحقیقات والاس و نتیجه گیریهایش شباهت زیادی به تئوریهای داروین داشت. داروین که والاس را قبلأ جدی نگرفته بود، وادار شد تردیدهایش را کنار بگذارد و در ظرف دو هفته مقاله‌ای را تهیه کند و قبل از انتشار مقاله والاس به انجمن علمی لینیان (Linnean Society) ارائه دهد. دوستانش ترتیبی دادند که هر دو مقاله با هم همراه با مدارکی که حق تقدم داروین را ثابت میکرد، عرضه شوند. داروین که اراده‌اش بر اثر انگیزه رقابت برانگیخته شده بود، پس از ارائه مقاله، بی وقفه شروع به نوشتن نمود و بر اساس یادداشت‌های مفصلی که از مشاهدات خود تهیه کرده بود، اثر بر جسته‌اش را در سال ۱۸۵۹ به نام "در باب سرمنشأ گونه ها به شیوه‌ی انتخاب طبیعی" تدوین و منتشر کرد. این کتاب که بعدها بعنوان «اصل انواع» مشهور شد، بسیار جنجال برانگیز بود. چون نتیجه منطقی نظریه داروین این بود، که انسان نیز بعنوان یک حیوان به مرور زمان ساختار ظاهریش )فنوتیپیش( تکامل و تغییر یافته است. این نظریه با پیدایش خلقت کاملا در تضاد بود و منجر به عکس العمل و حمله شدید تشكیلات کلیساها به او شد.

تئوری تکامل در اثر انتخاب طبیعی مسلما قوی‌ترین تئوری است، که تاکنون ارائه شده، و صرفا مربوط به حیات روی سیاره زمین نیست، و می‌تواند حتی طبق قاعده‌ای کلی مبنای حیات روی هر سیاره‌ای باشد. داروین ١٨٣٩ با دختر دایی خودش ئما وجوود ازدواج کرد و با خانواده خود در دهکده کوچکی در ناحیه کنت سکنی گزید. داروین در سال ١٨٥١ دختر ١٠ ساله خود آنی (Annie) را بخاطر بیماری سل(Tuberkulose) از دست داد. او همچنین یک سال بعد پسرش ویلیامز (Williams)را نیز از دست داد. مرگ دو فرزند ضربه‌ی روحی بزرگی برای داروین بود. داروین خود نیز مبتلا به بیماری شاگاز (Chagas disease) که در اثر عوارض بیماری مالاریا بر قلب و روده پدید می آید، بود و از آن رنج میبرد. داروین در سالهای آخر عمر به توصیه پزشکان فعالیت‌های علمی شدید خود را بتدریج کاهش داد. چار لز داروین در سال ١٨٨۲ از دنیا رفت.

چگونگی پیدایش اولیه زندگی بر روی زمین (تکامل)
قبل از اینکه داروین نظریه تکامل خود را ارائه دهد، دانشمندان و بسیاری از مردم انگلستان ایده‌ی ثابت و ساکن نبودن زمین را پذیرفته بودند. آنها معتقد بودند که زمین در طول تاریخ شش هزار ساله خود همواره در حال تغییر و تحول بوده است، با وجود این غیر ممکن است در طی این مدت زمان کوتاه بر موجودات زنده و گیا‌هان‌ چنین دگرگونی‌های گسترده و تغییرات اساسی در روی زمین صورت پذیرفته باشد. آنها معتقد بودند که جاندارن از ابتدای زمانی که خلق شده‌اند، بدون تغییر مانده‌اند. در آن زمان دانشمندان بحثهای علمی شدیدی پیرامون چگونگی تشکیل زمین و شکل گیری آن داشتند. بطوریکه حتی مردم عادی نیز این بحثها را دنبال میکردند. به همین جهت هیچ علمی به اندازه زمین شناسی مورد توجه دانشمندان نبود. این گونه بحثها بر روی تفکرات داروین بسیار تاثیر گذاشت. در اواخر قرن ۱۸ دانشمند اسکاتلندی جیمز هاتون (James Hutton) طی تحقیقات خود بر سر لایه‌های صخره‌های سیکار پوینت (Siccar Point) در اسکاتلند کشف کرد که لایه لایه بودن آن صخره‌ها تنها میتواند در طول میلیونها سال شکل گرفته باشد. او معتقد بود که وجود لایه‌های عمودی خاکستری زیر لایه‌های افقی قرمز رنگ بتدریج در اثر فشارهای عظیم درون زمین بوجود آمده است .این کشف در توسعه علم پالائونتولوگی Paleontology یعنی دانش بازسازی تاریخ گذشته زمین و چگونگی ظهور و تحول حیات بر اساس تحقیق و بررسی فسیلها و مواد موجود در لایه‌های رسوبی بسیار مهم بوده است. این لایه‌های رسوبی زیر دریاها و اقیانوسها تشکیل شده و در اثر فشارهای عظیم صفحات تکتونیکی و چروک خوردن پوسته زمین دوباره بر روی سطح زمین پدیدار شده اند. با توسعه دانش چینه شناسی که مبتنی بر شناخت توالی طبقات رسوبی متعلق به زمانهای مختلف زمین به منظور پی بردن به تاریخ رویداهای زمین و تکامل موجودات میبا‌شد، قادریم با وضع جغرافیایی گذشته زمین در هر زمان آشنا ‌شویم و دیری نخواهد پایید که دانش بشر فرآیند راز پیدایش حیات را مشخص خواهد کرد. چرا که تغییر و تحولی که طی میلیونها سال بتدریج نمای زمین را تغییر داده باشد، به همان ترتیب میتواند بر گونه‌های مختلف جانداران نیز تاثیر گذاشته باشد. امروزه بر خلاف زمان داروین، كه شواهد تکامل فقط به بقایای فسیلی محدود میشد، طبیعیدانان و محققان با بهرمند شدن از تحولات صنعتی و شاخه‌های مختلف علوم طبیعی و بکارگیری آنها، بویژه زیست‌شناسی مولكولی شواهد محكمی برای تایید تکامل ارائه داده‌اند. با وجود این هنوز هم در جوامع مذهبی و واپسگرا از تدریس تئوری تکامل در مدارس خودداری میشود.
امروزه در مورد چگونگی پیدایش اولیه زندگی بر روی زمین نظریات متفاوتی وجود دارد که همه آنها را نمیشود جدی گرفت. ولی تحقیقات و تئوری داروین و نظریه لامارک و آزمایشات میلر و نظریه طرفداران باکتریهای چشمه‌های جوشان ﴿archaic-Bacteria﴾ میتوانند توان ما را در کسب نگرشی درست افزایش دهند.

داروینیسم و تئوری انتخاب طبیعی

هیچ تئوری به اندازه تئوری تکامل Evolution-Theory بین عامه مردم بحث انگیز نبوده است. تئوری تکامل توضیح میدهد، چگونه انسان و شاخه‌های مختلف حیوانی و گیاهی پا به عرصه وجود نهاده‌اند .همه موجودات تولید مثل میکنند و تنها تفاوت ژنتیکی والدین با نسل بعدی در تغییرات ژنهای ناشی از جهش میباشد. این تغییرات، اتفاقی یا مفید و در وفق دادن موجود با شرایط محیط مۆثرند و یا اینکه مضرند و تضعیف کننده و موجود شانس کمتری در تطبیق خود با شرایط محیط را دارد و احتمالأ نسلش منقرض میشود. نمونه بارز این پدیده بیمارانی هستند، که دچار بیماریهای ژنتیکی می باشند. مجموعه این تغییرات با گذشت زمان در نسلهای باقیمانده انباشته شده و ساختار فنوتیپی یک موجود بطور اجتناب ناپذیری تحول پیدا میکند. این قاعده اساس علم ژنتیک نوین و پیدایش اصل انواع جانوران از جمله انسان میباشد و انکار آن با عدم درک علم ژنتیک، بیولوژی و بیوشیمی توأم است.

تكامل یعنی در تحول تاریخی، موجودات زنده اعم از انواع حیوانات و گیاهان، تمایل دارند در پروسه تحولی، خود را با شرایط محیط سازگار سازند. اما این سازگاری تدریجی و در طول چندین نسل پدیدار میگردد. این تئوری که از سوی داروین تدوین و ارائه شده، مدعی اینست که سلوک رقابتمنشانه موجودات برای تغذیه و تولید مثل در راستای بقای نسل و مسلط شدن بر دشواریهای محیط زیست، در تحول و تکامل آنها مۆثر است. در طبیعت موجوداتی امکان بقای نسل دارند، که به بهترین نحو خصوصیات ژنتیکی جدیدی را حاصل نمایند، که منطبق با محیط زیست باشند. بدین طریق موجوداتی که دارای صفتهای پذیرفته شده و همساز با طبیعت هستند، میتوانند این خصوصیات را به نسلهای بعدی منتقل و موجب ترویج آنها شوند. موجوداتی که دارای صفتها و خصوصیات ژنتیکی ناسازگار با طبیعت باشند شانس بقای نسل را ندارند. چند مثال در اینجا جایز است اگر در یک خانواده خرگوش یک جفت خرگوش در اثر تغییرات ژنی دارای بچه‌یی شوند که پاهای کوتاه داشته باشد این بچه خرگوش همساز با طبیعت نیست و شانس ضعیفی دارد که از چنگال صیادانی چون روباه جان سالم بدر ببرد. اگر بچه روباه دچار این تغییر ژنی شود، در این حالت روباه شانس ضعیفی دارد، خرگوشی را صید کند و با آن خود و یا توله‌هایش را سیر کند این مثال نشان میدهد چنین تغییر ژنی مضری هم برای موجودی که خود صید میشود و هم برای موجودی که خود صیاد است، نقشی اساسی در بقای آن دارد. در صورتی که پاهای بچه خرگوش و یا بچه روباه در اثر تغییر ژنی مفید درازتر شوند، هم خرگوش شانس بیشتری برای فرار از دست صیاد دارد و هم روباه با سرعتی بالاتر توانایی بیشتر برای شکار پیدا میکند. می بینیم که چنین تغییر ژنی مفیدی، موجود را در مقابل شرایط سخت محیطی بهتر مجهز میسازد. با انتقال این ژن شانس بقای نسلش بالاتر میرود. این مثالها به معنی تأیید نظریه‌های راسیستی نیست. زیرا تئوری تکامل داروین فقط یک تغییر را در نظر نمیگیرد، بلکه معتقد است که تنوع ژنی پراکنده در کل اجتماع، بعنوان خزانه ژنی برای تکامل یک نوع جانور حیاتی است و اثرات ژنی که در شرایطی خاص مفید است میتواند در شرایطی دیگر مضر باشد.

نظریه تكامل لامارک

جان باپتیسته لامارک (١٧٤٤-١٨٢٩ Jean-Baptiste Lamrk) یک گیاهشناس و جانورشناس فرانسوی بود. او پایه گذار جانورشناسی بی مهره گان است. او برای اولین بار عبارات بیولوژی و تکامل جانوران را بکار برد. او بر این باور بود که موجودات در هم آهنگی و توازن با محیط زیست خود بسر میبرند، و بعلت اینکه محیط زیست همواره در تغییر و تحول میباشد، موجودات نیز برای همساز ماندن با طبیعت میبایست خود را با محیط نو تطبیق دهند و گرنه بقای نسل آنها از بین رفتنی است. مبنای نظریه لامارک بر اساس مشاهداتش در طبیعت بود او مدعیست که خصوصیاتی که پیوسته کاربرد دارند تحول پیدا میکنند و خطوصیاتی که بدون کاربرد میباشند در دراز مدت ناپدید میشوند. معروفترین مثال لامارک گردن دراز زرافه میباشد توضیح برای این پدیده اینست که در اثر یک دوره خشکسالی دراز مدت مواد غذایی گیاهخواران تنها برگهای درختان بوده و زرافه برای دسترسی به برگ درختان بالجبار بطور مداوم گردن خود را کش داده و از این طریق این ویژگی کسبی را بتدریج به نسلهای بعدی انتقال داده است این نظریه با دانش امروزی در تضاد است چرا که منشأ تغییر و انتقال یک صفت ژنها هستند و بدون تغییر و انتقال ژنها تكامل امکان پذیر نیست. برای موجودات زنده‌ای که از راه جنسی تولید مثل می‌کنند تنها تغییرات جهشی که درDNA ی سلول‌های جنسی (Gametes) رخ مید‌هند، میتوانند به نسلهای بعدی منتقل شوند. تغییرات جهشی در سلولهای غیر جنسی فقط در دودمان همان سلولهای فرد جهش یافته تاثیر می‌گذارد.

البته میتوان پذیرفت که عوامل محیطی در جهش )موتاتسیون(Mutation ژنها سهیم میباشند، ولی هدفمند نیستند. تغییرات ژنتیکی را باید از تغییرات فنوتیپی )ظاهری( در محیط جدا نمود. صفات فنوتیپی موجودات زنده تابعی از ترکیبات ژنتیکی (ژنوتیپ) و عوامل محیطی است. عوامل محیطی ممکن است در تغییرات فنوتیپی مۆثر باشند، ولی موجب تغییرات ژنوتیپی نشوند. به عبارت دیگر بدون تغییرات ژنوتیپی، تغییرات فنوتیپی قابل انتقال نیست ولی بدون تغییرات فنوتیپی تغییرات ژنوتیپی، قابل انتقال است.

آزمایشات میلر و یوری
Miller-Urey-Experiment
استانلی میلر (2007-1930 Stanley Lloyd Miller) همراه با یکی از دانشجویانش هارالد یوری (Harold Urey) در سال ١٩٥٢ آزمایشی را انجام داد که شرایطی همسان با اتمسفر اولیه بر روی سطح کره زمین متشکل از گازهای هیدروژن و متان و آمونیاک را داشت. آزمایش میلر و یوری نشان داد، که با وارد کردن انرژی الکتریکی ﴿رعد و برق﴾ به این گازها با غلظتهای بالا پیوندهای ارگانیکی مانند اسیدهای چربی﴿اسید کربوکسیلیک lactic acid ﴾، اسیدهای آلی﴿فرمالید﴾ گلوکوزه و اسید آمینه‌هایی چون بازهای موجود در RNA ﴿آدنین، گوانین، سیتوزین، و اوراسیل﴾ بوجود می‌آیند. این مواد ارگانیک اجزای پایه‌ای یک ارگانیسم زنده هستند. با وجود اینکه در سوپ مخلوط اقیانوسهای اولیه مولکولهای آلی و کمپلکسهای پیچیده‌ای پدید آمده بودند. اما هنوز صدها میلیون سال میبایست بگذرد تا اینکه حیات مسیر خود را بگشاید. در این مقطع برای پدید آمدن ارگانیسم ساده‌ای بنام میکروسفر باید سه حادثه روی میداد.

اولأ غلظت مواد آلی و معدنی در اقیانوسهای اولیه بحدی افزایش ‌یابد که فعل و انفعالات شیمیایی بواسطه ‌انرژی الکتریکی ناشی از رعد و برق صورت پذیرد. دوم پیدایش RNA﴿زنجیره بازهای آمینه اسید﴾که توان همانند سازی و کاتالیزاتور کردن واکنش‌های شیمیایی را دارد، و ازینرو میتواند خواص و اطلاعات جدید را انتقال دهد. سومین گام مهم محصور شدن RNA بواسطه اسیدهای چربی (غشأ) و محافظت آن بود. امروزه در آزمایشگاه‌های نظامی آمریکا قادر به تولید ویروس و باکتری غیر طبیعی بواسطه سنتز مصنوعی DNAشده‌اند.

نظریه طرفداران باکتریهای اولیه در اطراف چشمه‌های معدنی جوشان

در حال حاضر درباره شرایط اولیه جهت پیدایش ابتدایی حیات دو نظریه وجود دارد یکی اینکه مولکولهای آلی لازمه برای حیات از طریق سنگهای آسمانی و کومتها که ناشی از انفجارات منظومه ستارگان دیگر بوده و با زمین برخورد کرده‌اند، انتقال یافته است .این نظریه اشاره‌ای به این ندارد که این مواد چگونه در کرات دیگر پدید آمده‌اند.
نظریه دیگر معتقد است، که سوپهای اولیه ترکیبات آلی لازمه برای حیات تنها در اثر تغییرات دما، فشار و وجود آب بعنوان حلال جامع مواد در کناره منافذ آتشفشانی‌های زیر اقیانوس‌ها که غنی از انرژی میباشند، بوجود آمده‌اند. این چشمه‌های معدنی پر حرارت که به شکل شیمینه‌های مخروطی و به ارتفاع ٢٥ متری میباشند، در اثر رسوبات مواد معدنی در جوار نوارهای آتشفشانی فعال در عمق ٢٠٠٠ متری زیر اقیانوسها بوجود می آیند. این پدیدها در اثر نفوذ آبهای سرد در عمق اقیانوسها بدرون پوسته زمین از لابلای شکافهای آتشفشانی میباشند. این آبهای سرد کیلومترها در عمق زمین نفوذ کرده و در اثر فشار فوق العاده و گرمای درونی زمین همراه با مواد معدنی چون گازهای آتشفشانی و گوگرد و فلزات با حرارتی تا ٤٠٠ درجه سانتیگراد از دهانه این چشمه‌ها دوباره به بیرون فواره میزنند. دقیقأ در دهانه همین چشمه‌های معدنی باکتریهای اولیه‌ای بنام ﴿archaic-Bacteria﴾ زیست میکنند، که نیازی به اکسیژن نداشته و برای کسب انرژی جهت تغذیه خود از اسید سولفوریک و دیگر مواد معدنی استفاده میکنند.

دانش بشر در مورد پیدایش جهان و منظومه شمسی
هیچ چیزی شیرینتر و مجذوب کننده تر از تحقیق و بحث و گفتگو درباره تکامل و پیدایش کیهان نیست. تحقیقات در این زمینه جزو وظایف کیهانشناسی یا بعبارت دیگر کوسمولوژی ﴿cosmology﴾ میبا‌شد. امروزه کیهانشناسی که شاخه‌ای از دانش فیزیک مدرن است، بالاجبار با بکارگیری ریاضیات نجومی، فیزیک، شیمی و فلسفه‌ در سر حد و مرز دانستنیهای بشر آنجا که در تصورات یک فرد عادی نمی گنجد، فعالانه به پژوهش مشغول است. برای اینکه مرز‌های تحقیقاتی کیهانشناسی را واضحتر ترسیم کنیم چند مثال می آوریم:

درجه تغییر حرارت در فیزیک از نقطه ٢٧٠- تا صفر و از صفر تا ١٠ به‌توان ٤۵ میباشد. ماده در این حرارت بالا چه وضعیتی دارد با اطلاعاتی که ما در حال حاضر داریم غیر قابل پیش بینی است. تجسم کنید یک نفر را از یک متری (١٠ به‌توان صفر) در ساحل مشاهده میکنید و از این نقطه بتدریج دور میشوید در ١٠متری (١٠ به‌توان ١) در ١٠٠متری (١٠ به‌توان ٢) در ١٠٠٠متری (١٠ به‌توان ٣) و اگر همچنان دور شوید در فاصله ١٠ به‌توان ٧ متری (١٠.٠٠٠.٠٠٠) از کره زمین خارج و در فاصله ١٠به‌توان ٩ از کره ماه دورتر و در فاصله ١٠ x ٢ به‌توان ١١ از خورشید دورتر میشوید و اگر همچنان ادامه دهید، آنگاه در فاصله ١٠ x ٢ به‌‌توان ١۶متری (حدودأ ٤٠ بیلیون کیلومتر= ٤,٣ سال نوری) به نزدیکترین ستاره همسایه خورشیدProxima Centauri میرسیم و در فاصله ١٠به‌توان ٢۶ مساوی با ١٠٠٠ میلیارد سال نوری از مدار گالاکسی راه شیری خارج شده و مابین کهکشانهای دیگر قرار میگیریم. اگر همچنان دور شویم به سر حد مرزهای ناشناخته در کیهان میرسیم. آنسوی این مرزها چه قوانینی حاکمند در تصور نمیگنجد. ما میتوانیم در جهت معکوس نیز حرکت کنیم از یک متری به 0,1 متری و از 0,01 متری به 0,001متری میرسیم. تا این اندازه را میتوان با چشم تشخیص داد و پس از آن نیز دیدگاه خود را بوسیله میکروسکوپ بیشتر وسعت میبخشیم در حد ٦-٨ میکرومتر باکتریها، در حد نانو مترویروسها و در حد ١٠ به‌توان ١٧- اتمها و در حد ١٠ به‌توان ١٨- کوچکترین ذره موجود شناخته شده کوارکها Quarks را خواهیم دید. با اندازهایی چون ١٠ به‌توان ٣٥- به مرزهایی میرسیم که زمان و مکان در محاسباتمان معنی خود را از دست میدهند.

نور
بالاترین حد ممکنه حرکت، سرعت نور است. نور تنها چیزی است که با حداکثر سرعت ممکنه از ستارگان و کهکشانهای دوردست به زمین می‌رسد. تمامی اطلاعات ما از کیهان با بررسی نور ستارگان و اجسام دیگر کسب شده است. پس شناخت نور پایه‌ای ترین اصل اخترشناسی است. نور دارای ویژگی‌ دوگانه ذره‌ای و موجی است و ترکیبی از امواج دسته بندی شده میباشد، که آنرا میتوان بواسطه منشور به اجزای موجی خود )رنگهای مختلف( تجزیه کرد. ترکیب امواج دسته بندی شده نور ایجاد رنگ سفید میکند. چشم انسان قادر به دیدن بخش محدودی بین ٤٠٠ تا ٧٠٠ نانومتر (هر نانومتر =١٠ به‌توان ٩- متر) میباشد .ولی بعضی از حیوانات توانایی دیدن بخش گسترده‌تری از این طول موج‌ها، مانند محدوده امواج فرابنفش (طول موجهای کمتر از 400 نانومتر) را دارند. خطوط طیف قرمز یا مادون‌قرمز که پرتو حرارتی نیز نامیده میشوند جزوی از امواج الکترومغناتیسی هستند مابین طیف انوار قابل رۆیت و امواج بلند پرتوهای تراهرتز. مادون‌قرمز امواج بین ناحیه طیفی١٠به‌توان٧- x ٧،٨ تا ١٠به‌توان٣- با فرکانس ١٠به‌توان١١× ٣ Hz تا ١٠به‌توان١٤×٤ Hz میباشند.

طول و فرکانس امواج نور متفاوتند. این طیف از طول امواج رادیویی، که دهها متر است، گرفته تا طول موج گاما که ١٠ به‌توان ١2- متر میباشد، وسعت دارد. طیف طول موج های مختلف نور امواج الکترومغناطیسی گفته می‌شوند. هرچه فرکانس نور بالاتر باشد، طول موج آن کمتر و هرچه فرکانس پایین تر طول موج بلندتر میباشد. در تئوری کوانتوم نور همچنین دارای خصوصیت ذره‌ای (فوتونها) است.

فوتونها از لحاظ فیزیکی بدون جرم و حامل انرژی هستند. فوتونها به صورت بسته های انرژی در خلأ با سرعت تقریبأ ٣٠٠٠٠٠ کیلومتر در ثانیه در حرکتند .تعداد فوتونها تعیین کننده‌ی شدت تیرگی و روشنی نور و مقدار انرژی هر فوتون تعیین کننده‌ی رنگهای مختلف میباشد. یک فوتون بعلت داشتن انرژی می‌تواند به ذرات مادی ریزی مانند الکترون ضربه وارد کند. حرکت فوتونها دارای ویژگی موجی و قطبی است. سیر وضعی و انتقالی هر ذره(فوتون) متحرک دارای میدانی است که آنرا احاطه میکند. این میدان در مورد ذرات مادی میدان الکترومغناطیسی نامیده میشود. این میدانهای الکترو مغناطیسی به تناسب تفاوت انرژی فوتونها متفاوت بوده و فرکانسهای مختلف را بوجود میآورند. همانند سیارات که در مدارهای بخصوص بدور خورشید میچرخند، الکترونها نیز بدور هسته در مدارهای مختلف ﴿اربیتالها﴾ در گردشند.

هر الکترونی بسته به فاصله مدار آن از هسته دارای انرژی و سیر وضعی و انتقالی ﴿اربیتالهای مختلف﴾ مشخصی است. با وارد کردن انرژی به الکترونها، میتوان الکترونها را از مدارهای پایینتر به مدارهای بالاتر انتقال داد. در صورت برگشتن الکترونها به مکان خود متناسب با سیر وضعی وانتقالی، انرژی دریافتی را بصورت فوتونها با محموله‌های انرژی به بصورت نور خورشید، آتش و نور لامپها (به جز فلورسنت) دوباره متصاعد میکنند. مقدار انرژی حمل شده بوسیله فوتونها تعیین کننده طول موجهای نور متصاعد شده میباشد. اگر شتاب حرکت فوتونی مثبت باشد انرژی و فرکانسهای آن افزایش مییابد ولی اگر چنانچه شتاب حرکت ذره‌ای منفی باشد سرعت ذره در حال کاهش است و این منجر به کاهش انرژی ذره و فرکانسها و طیفهای نوری میشود.

گئورگ لمیتری
با وجود اینکه انسان همواره در جستجوی درک پیداش جهان بوده ولی تنها در نیمه دوم قرن بیستم توانسته با کاربرد دستگاهای مدرن تحقیقاتی به حل این معما نزدیک شود پیدایش جهان در اثر انفجار بزرگی در حدود ٧,١٣ میلیارد سال پیش رخ داده است. این نظریه را برای اولین بار گئورگ لمیتری مطرح کرد. گئورگ لمیتری) ١٨٩٤-١٩٦٦ (Georgs Lemaitre یک کشیش فیزیکدان، ریاضیدان و اخترشناس بود که سال ١٨٩٤ در بلژیک در شهری بنام شارلوری (Charleroi) بدنیا آمد .لمیتری تحصیلات ابتدائی و متوسطه خود را در مدارس کاتولیکی به اتمام رساند، و در سن ١٧ سالگی در رشته ریاضی و فیزیک در دانشگاه کاتولیکی لوون (Universität Löwen) مشغول به تحصیل شد. او بعد از پایان تحصیل در سال ١٩٢٣ به دانشگاه کمبریج لندن رفت و آنجا زیر دست فیزیکدان و اخترشناس انگلیسی ارتور ادینکتون (Arthur Eddington) با دانش اخترشناسی آشنا شد. او در آنجا به هنگام مشاهده توده‌های سحابی و ستارگان با تلسکوب متوجه تغییر خطوط طیف قرمز (shift Infrarot) شد.

لمیتری معتقد بود که بیک بنگ (Bigbang) به معنای انفجار نیست بلکه به معنای نقطه شروع انبساط فضای بین ماده میباشد. پس از آن لمیتری برای یکدوره تحقیقاتی به آمریکا رفت و سال ١٩٢٥ به بلژیک بازگشت و آنجا بعنوان استاد فیزیک و ریاضی در دانشگاه لوون مشغول تدریس شد. در همین ایام بود که نظریه خود را در رابطه با ظهور جهان بعد از بیک بنگ و شروع انبساط اولیه تنظیم کرد و آنرا دو سال قبل از ادوین هابل (Edwin Hubble) در سال ١٩٢٧ منتشر نمود. لمیتری نظر خود را در رابطه با انفجار اولیه بیک بنک و پیدایش جهان در گنگره‌ای در لندن مطرح کرد و بعنوان دلیل، تغییر طول موج مادون قرمز را در نور دریافتی از کهکشانها ارائه داد. انشتین و ادینکتون این نظر را قبول نکردند و آنرا تفکرات مسیحی مآبانه اسم گذاشتند، ولی بعدها لمیتری انشتین را در یک سفر مشترک به کالیفرنیا قانع کرد و انشتین این نظریه را پذیرفت.

آلبرت انشتین
آلبرت انشتین(Albert Einstein) سال ١٨٧٩ در اولم آلمان (Ulm, Deutschland) متولد شد. پدر اینشتین هرمان یك مهندس برق و صاحب یک کارخانه الکتروشیمیایی بود. مادر اینشتین پائولین زنی خانه دار بود. اینشتین بعد از اتمام دوره دبیرستان سال ١٨٩٦ در دانشگاه پلی تکنیک ﴿Polytechnikum﴾ زوریخ ﴿Zurich﴾ سویس در رشته ریاضی وفیزیک شروع به تحصیلات عالیه کرد و ١٨٩٠ موفق به اخذ لیسانس در رشته ریاضی و فیزیک شد. او تلاش کرد بعنوان استاد دانشگاه جایی پیدا کند، ولی موفق نشد. از اینرو در اداره ی ثبت اختراعات شهر برن در سویس به عنوان بازرس مشغول به کار شد.

خدمات علمی و تحقیقات انشتین اساس و پایه فیزیکی جهانبینی ما را تغییر داد او سمبل دانشوری و نبوغ است. به همین دلیل ١٩٩٩ بیشتر از ١٠٠ دانشمند فیزیکدان او را بعنوان برجسته‌ترین فیزیکدان تاریخ بشریت انتخاب کردند .تحقیقات و فعالیتهای علمی اصلی او در رابطه با تئوری نسبیت درک ما را از فضا و زمان بکلی دگرگون نمود. انشتین در سال ١٩٠۳ با «میلوا ماریك» ازدواج كرد كه حاصل این ازدواج دو پسر به نام های هانس آلبرت و ادوارد بود.

او در سال ١٩٠٥با انتشار کتابی بنام الکترودینامیک اجسام متحرک تئوری نسبیت خاص ویژه و ١٩١٦ باانتشار کتابی دیگر تئوری نسبیت جامع را توضیح داد. او در سال ١٩٠٥ با انتشار کتابی بنام اثرات فتوالکتریک همچنین در پیشرفت دانش و درک ما از فیزیک کوانتم سهم بسزایی را ایفا نمود. اینشتین همواره در صدد ارائه نظریه‌ای کامل راجع به جهان هستی بود. او تلاش میکرد با ترکیب تئوری نسبیت و کوانتم به تئوری جامعی برای توضیح جهان هستی دست یابد. بعدها هابل (Hubble) و هومنسون (Humanson) با تحقیقاتی که در زمینه کهکشانهای مختلف انجام دادند نظریه های او را تأیید کردند.

تئوری نسبیت ویژه و جامع نشان میدهد که قوانین فیزیک نیوتن در وضعیتهای خاص حاکم بر اجسام متحرک با سرعت نور نیستند بطور مثال: نور همواره حرکت مستقیم ندارد بلکه بهنگام گذشتن از میدانهای مغناطیسی بسیار قوی ستارگان بسیار بزرگ انحراف پیدا میکند. نور همچنین در طی مسیر خود با گذشت زمان تحت تأثیر میدانهای مغناطیسی قوی تغییر طول موج مادون قرمز Red Shift میدهد. اینشتین دو سال بعد همزمان با آغاز جنگ جهانی اول به استادی دانشگاه برلین رسید .انشتین در سال ١٩٢٢ برنده جایزه نوبل در فیزیک شد .برخلاف برخی ادعاها او نقشی مستقیم در ساخت بمب اتم نداشه است او سال ١٩٥٥ در پرینزتون آمریکا (Princeton, USA) از دنیا رفت.

بیک بنگ (Bigbang)
این امواج در اثر نوسانات شدید فوتونها پدید آمده و حدودأ ٧,١٣ میلیارد سال قدمت داشته و ٣٨٠ هزار سال بعد از انفجار بیک بنگ تشعشع یافته واکنون به ما رسیده‌اند. ١٤ میلیارد سال پیش غبارهای الکترونی و کوارکی فضای کیهان بحدی متراکم گشتند، که اثر این بهم فشردگی حرارتی بالاتر از یک میلیارد درجه‌ی سانتی‌گراد ایجاد گردید. این فشار و حرارت خارق العاده منجر به تشکیل پروتونها و نوترونها، که هر کدام از 3 کوارک تشکیل شده‌اند، گردید. بدینترتیب اولین عناصر شیمیایی که در هسته از پروتونها و نوترونها تشکیل شده‌اند پدید آمدند. در ابتدا اتمهای هیدروژن و بعد اتمهای دوتریوم (Deuterium=2H) و هلیوم (Helium=4He) پدیدار شدند. در اثر این آمیزش و فوزیون هسته اتمهای پدید آمده موجب پرتوافکنی و نور شد. ولی تشعشعات فوتونی و نور بعلت مرکز ثقل و جاذبه عظیم ماده متراکم شده قادر به گریز از سرچشمه خود نبود. تا اینکه ٣٨٠ هزارسال بعد از بیک بنگ و انبساط فضا این پرتوها قادر به گریز از منشأ خود گشتند. جهان در هفت روز ایجاد نشده بلکه تشیکل فرم جهان ما تاکنون ٧,١٣ میلیارد سال بطول انجامیده است و خود زائیده‌ی جهان دیگریست. ارتباط ایندو جهان کهنه و جدید با یگدیگر از طریق تونلی مرکب از قوانین مکانیکی کوانت است. هنوز قوانین فیزیکی امروز ما قادر به بررسی و محاسبه این قوانین مکانیکی کوانتم نیست. به هر طریق گذشتن از این تونل منجر به پدید آمدن عناصر گردید و ازدحام و تراکم گازهای عناصر بتدریج موجب شکل گرفتن ستارگان و سپس کهکشانها گردیدند. بدین ترتیب تشکیل ستارگان و کهکشانها پروسه‌ای تدریجی است نه ساختی آنی، که هنوز هم تداوم دارد. در این تبدیل و تحول است که بیش از ٢ میلیارد کهکشان تشکیل یافته که هر کدام دارای چندین میلیارد ستاره و منظومه میباشند. تنها کهکشان راه شیری دارای ٦٠ میلیون منظومه میباشد.

انبساط فضای کیهان خود نتیجه عکس العمل در مقابل این فشردگی عظیم غبارهای الکترونی و کوارکی فضای کیهان است. این فشار تا نقطه‌ای میتوانست ادامه یابد تا اینکه عکس العمل درون این توده در هم فشرده شده بر فشار بیرونی غلبه پیدا کند و بخواهد به حالت اولیه خود برگردد. این رویداد مانند فنری است که در اثر فشار خارق‌العاده بهم فشرده میشود تا آنجایکه فشردگی فنر در یک نقطه، دیگر نمیتواند ادامه یابد و مقاومت فنر بیش از نیروی فشار میگردد و فنر میخواهد دوباره بحالت اولیه خود برگردد. محاسبات علمی نشان داده که کهکشانها از هم فاصله میگیرند، بدون اینکه خود در حرکت باشند. از اینرو نه جرم بلکه فضا در حال انبساط است. فضا با سرعت ٢٠ میلیون کیلومتر در دقیقه مانند اسفنجی که بر روی آن دانه‌های نخود را فرو کرده باشند در حال انبساط است و دانه‌های نخود بعلت انبساط فضای مابین از هم فاصله میگیرند. این انبساط با گذشت زمان صورت میپذیرد و ما اگر زمان را معکوس کنیم بتدریج به سمت مبدأ و شروع این انبساط نزدیک میشویم. پس پدیده تبدیل جهانها به یگدیگر، تناوبی است مداوم که مستقل از همدیگر نمیباشد. همه چیز در حال تبدیل و تغییر و تحول است هیچ پدیده‌ای خودبخود ازبین نمیرود و خودبخود نیز بوجود نمی‌آید. گروهی از اخترشناسان فیزیکدان با مدل سازی و محاسبه انرژی که موجب انبساط جهان میشود به این نتیجه رسیده‌اند که با انرژی این نیرو جهان ما تا 24 میلیارد سال دیگر نیز پایدار خواهد ماند.

ستارگان عظیم و یا سوپر نواهایی که پروسه انفجارات هسته‌ای خود را طی کرده و مواد سوختی آنها به پایان میرسد خاموش و منفجر خواهند شد. همانگونه كه زمانی خورشید هم منفجر خواهد شد. از طرفی دیگر، ستارگانی هستند که امروزه در حال شکل گرفتن هستند. کهکشان راه شیری یکی از این کهکشانها میباشد . ٥,٤ میلیارد سال پیش با متراکم شدن غبارها و گازهای موجود در فضا و ستاره خورشید و منظومه شمسی همراه با سیاراتی چون سیاره تیر (مرکور)، زهره (وینوس)، زمین، مریخ (مارس)، مشتری (یوپیتر)، زحل (ساتورن)، نیپتون، اورانوس و پلوتون پدید آمدند. این سیارات در ابتدا کوچک بودند ولی بتدریج در اثر جذب دیگر سنگهای آسمانی، افزایش جرم و حجم پیدا نموده و فشار زیاده از حد بر مرکز ثقل آنها موجب ذوب مواد درون این سیارات از جمله کره زمین گشته است. در ستاره خورشید نیز بر اثر متراکم شدن اتمهای هیدروژن و هلیوم و جذب تمام ابرهای گازی اطراف موجب آمیزش هسته اتمهای سبک و پدیدار شدن عناصر و اتمهای سنگینی چون کربن، آهن، نیتروژن و اکسیژن و غیره در مرکز آن میشود. انفجارات هسته‌ای خورشید نیز بتدریج موجب گریز غبارها و گازهای ناشی از انفجار شده‌ و بدور خورشید به گردش درمی‌آیند. هسته خورشید ١٥میلیون سلیسیوس گراد و سطح خورشید ٥٥٠ سلیسیوس گراد حرارت دارد.

رنسانس و روند گشودن دروازه‌های عصر جدید
آغاز یکی از پراهمیت ترین اندیشه‌ هاى دوران جدید ریشه در سده‌های پانزدهم و شانزدهم دارد. در این دوران است که نطفه عصر فرهنگى جدیدی که هدف آن استقلال فلسفه و دانش از اعتقادات ایمانى بود، بسته شد. دگرگونى‌هاى ژرف دانش فزاینده‌ى این سده متأثر از احیاى دوباره‌ى فرهنگ کلاسیک باستان (رنسانس و هومانیسم)، جنبش رفورماسیونی و رهایى و گسست دانش‌هاى طبیعى از اندیشه‌ى ترویجی جزم کلیساها در سده‌هاى قرون وسطایی بود. در این دوره بود که فضلاى یونانى پس از تسخیر قسطنطنیه توسط عثمانیان در سال ۱۴۵۳ با متون اصلى آثار فلسفه‌ى بازمانده از دوران یونان باستان به فلورانس ایتالیا گریختند. این مسئله باعث شد که اندیشه‌هایى چون مکتب افلاطونى و ارسطویى به سبکى بى‌سابقه در حوزه‌هاى هنرى و علمى ایتالیا و سپس در سراسر اروپا دوباره رواج و نوسازى گردد. موج این گرایش روحى تازه موجب تقویت جنبش رفورماسیونی حوزه‌های مذهبی شد که به قدرت و اقتدار مطلقه واتیکان و کلیساهای کاتولیک اعتراض میکردند و خواهان اصلاح و نوگرایى کلیساها بودند. این تحولات و دگرگونى‌هاى فکری بود که دروازه تجدیدنظر بنیادین در شیوه‌ى تفکر نسبت به طبیعت را باز کرد.

فیثاغورس (Pythagoras) ٥٨٢ سال قبل از میلاد مسیح در یونان مدعی شد که زمین کروی میباشد. اما نخستین کسی که با استدلال در مورد کروی بودن زمین نوشت ارسطو بود. وی در کتاب خود در باره ی افلاک مینویسد، زمین جسمی کروی است و نه یک سطح صاف، او برای اثبات نظر خود دو دلیل میآورد. نخست آنکه بهنگام ماه گرفتگی سایه زمین بر روی ماه همواره گرد میباشد و بنابراین زمین باید کروی باشد. استدلال دوم او این بود که در طی مشاهده‌ی سفرهای دریایی، ستاره شمال در مناطق جنوبی پائین تر از نواحی شمالی در آسمان ظاهر می‌گردد، این جابجایی تنها در صورتی می‌تواند امکانپذیر باشد، که‌ زمین کروی باشد نه مسطح. ارسطو زمین را مرکز کیهان می دانست که خورشید و دیکر کرات بدور آن در گردشند. ١٠٠ سال بعد، ارشمیدوس از طریق محاسبات زاویه‌ها متوجه شد که خورشید بمراتب بزرگتر از کره زمین می‌باشد و بنابر این خوشید است که مرکز کیهان را تشکیل میدهد و کره زمین درحالی که بدور خورشید دایره‌وار میچرخد بدور خود نیز درحال گردش است. اما نظریه ارشمیدوس در آنزمان مورد توجه افکار عمومی واقع نشد. این نظریه را دوباره کوپرنیک زنده کرد و کپلر صحت آنرا با محاسبات ریاضی به اثبات رساند.

نیکلاس کوپرنیک
نیکلاس کوپرنیک (Nikolaus Kopernikus١٥٤٣-١٤٧٣) پزشک ،ستاره‌شناس، ریاضیدان و اقتصاددان لهستانی در طی محاسباتی که انجام داده بود بدین نتیجه رسید که زمین در شبانه روز یکبار بدور خود و در طی یکسال در مداری دایره‌ای یکبار بدور خورشید میچرخد. بعلاوه سیارات دیگر مجاور نیز در مدارهای مختلف بدور خورشید میچرخند و بر خلاف تصور، زمین مرکز کیهان نیست بلکه مرکز این منظومه خورشید میباشد. اما کوپرنیک ارائه‌ى نظریه‌ى خود را به علت بیم از پیگرد توسط دستگاه تفتیش عقاید در اواخر عمرش ١٥٤٣ در کتابی تدوین کرد که در نورنبرگ (Nürnberg) بچاپ رسید. این کتاب بدستور پاپ در سال ١٦١١ ممنوع شد، تا اینکه سال ١٨٣٥ واتیکان ممنوعیت این کتاب را فسخ نمود. مشاهدات و محاسبات کوپرنیک بعلت عدم دسترسی به تلسکوپ هنوز نادقیق بودند و او خود نیز کیهان را کره‌اى بلورین محدود تصور میکرد. در پى رایج شدن نظریه و ایده‌هاى کوپرنیک دانشمندان و متفکرانى چون جیوردانو برونو فیلسوف و طبیعیدان ایتالیایی، یوهانس کپلر طبیعیدان آلمانى و گالیله‌ئو گالیله ریاضیدان و فیزیکدان ایتالیایى و غیره نیز توانستند بنوبه خود برای پایه گذاری نگرش علمی به کیهان در حوزه‌هاى اخترشناسى و فیزیک گامهای بزرگی را بردارند.

جیوردانو برونو
جیوردانو برونو (Giordano Bruno ١٥٤٨- ١٧ فوریه ١٦٠٠) در سال ۱۵۴۸ در نولا واقع در نزدیکى نآپل ایتالیا از مادر زاده شد. او تحصیلات خود را در نولانو به اتمام رسانید و در سال ١٥٦٥ بعضویت فرقه‌ى واعظان مسیحى ﴿دومینیکها﴾ درآمد. او به زودى با یکسرى از آموزه‌هاى کلیسا سر ناسازگارى پیدا کرد و بجرم دیدگاه‌هاى فلسفى ضد آموزه‌هاى کلیسایی از طرف دستگاه تفتیش عقاید )انکیزاسیون (مرتد شناخته شده‌ و تحت پیگرد قرار گرفت. او ناچارأ متواری و در شهرهای مختلف اروپا همچون ژنو سویس، پاریس فرانسه، آکسفورد لندن و همچنین ویتنبرگ، فرانکفورت و ماربورگ آلمان و پراگ چکای (چک) اقامت گزید. برونو در ماربورگ سمت استادی دانشگاه را داشت. آموزه‌هاى کوپرنیک در شکل گیری نظام فکرى جیوردانو برونو تأثیر بسزایی داشت. او بر خلاف کوپرنیک تنظیم نظریه خود را کمتر بر قوانین ریاضی، بلکه بیشتر بر پایه دانش‌هاى طبیعى قرار داد. برونو اندیشه‌ى نامحدود بودن جهان و ثابت نبودن منظومه ها را ترویج میکرد. استدلال او این بود که مکان نمیتواند محدود باشد و مکان تهی از ماده غیر قابل تصور است. برونو برای اولین بار باورهای دگم مذهبی را مورد انتقاد قرار داد، بر این مبنا که ستارگان ثابت، ستارگانى از نوع خورشید هستند و کیهان دارای بینهایت منظومه‌های خورشیدى می باشد. وى همچنین معتقد بود که ثابت و بى‌حرکت بودن ستارگان بدلیل فاصله بسیار زیاد آنها از ماست .واتیکان قادر به مقابله با نظریه جدید و استدلالات برونو نبود بدین جهت جیوردانو برونو در سال ۱۵۹۲ پس از سال‌ها متواری بودن به ونیز دعوت شد ولی در ونیز برونو دستگیر و پس از چندى به دستگاه تفتیش عقاید رم تحویل داده شد.

او پس از هشت سال تحمل زندان و شکنجه حاضر به رویگردانى از عقایدش نشد. برونو بدستور واتیکان در سال ۱۶۰۰ در میدان اصلى شهر رم، به جرم مرتد بودن زنده به آتش کشیده شد. بدینسان، دانش جوان عصر جدید، در وجود جیوردانو برونو نخستین پیشاهنگ قربانی آزادى اندیشه خود را یافت.

یوهانس کپلر
یوهانس کپلر (١٥٧١- ١٦٣١)Friedrich Johannes Kepler در سال ١٥٧١ در شهر کوچکی بنام فراین رایش وایلدر شتات (Freien Reichsstadt Weil der Stadt)بخشی از حوالی امروزی شتوتگارت واقع در آلمان بدنیا آمد. دوران بارداری مادر کوتاه بود و کپلر قبل از موعد و زودرس بدنیا آمد. پدر کپلر شهردار بود، ولی در دوران پنچ سالگی کپلر به علت ورشکستگی و تنگدستی، خانواده را ترک کرد و کانون خانواده کپلر از هم پاشید. بنابراین دوران کودکی کپلر از طرفی با فقر و بدبختی مالی و از طرفی دیگر با ضعف مزاجی و عوارض بیماری آبله توأم بود، به همین علت کپلر برای تحصیل به مدرسه طلاب پروتستانها رفت و در اثر هنر و استعداد ویژه‌ای که در ریاضیات از خود نشان داد، بوسیله استادانش روانه‌ دانشگاه توبینگن (Tübingen)شد. کپلر در دوران تحصیل با آثار کوپرنیک آشنا و یکی از مدافعان سرسخت نظریه‌ی او شد، و به همین دلیل از کشیش شدن منصرف ‌شده‌ و بعد از تحصیلات در سال ١٥٩٤ به بعنوان معلم ریاضیات مدرسه شبانه روزی پروتستانها در اتریش شهر گراتز (Graz) مشغول بکار شد، او که شگردهای طالع بینی را با بکارگیری علم نجوم از مادرش فرا گرفته بود. برای تکمیل درآمد ناجیز خود تقویمهای نجومی و سالانه را که در آن وضع هوا، سرنوشت شاهزاده‌ها، خطرات وقوع جنگ و قیام ترکها را پیش بینی می‌کرد، چاپ و منتشر می‌نمود. اینکار موجب شهرت وی در این زمینه‌ها شد، و بزودی بعنوان طالع بین دربار استخدام و منبع درآمدش افزایش یافت. بنابراین او توانست وقت خود را وقف تحقیقات و مطالعات در علم نجوم کند.

کپلر با استعدادی که در محاسبات قوانین ریاضی و هندسی داشت به مدت ده سال خود را صبورانه وقف بررسی نظریه بزرگ خورشید مرکزی کوپرنیک کرد و متوجه شد سیاره مریخ بدور خورشید آنطور که کوپرنیک نتیجه گرفته بود دایره وار نیست بلکه بیضی وار میباشد، و بدین ترتیب او موفق به کشف قوانین ریاضی و مشخص کردن دقیق مدار حرکت سیارات منظومه شمسی شد. او فرمولها و قوانین مدار حرکت سیارات منظومه شمسی را در کتابهای مختلفی چاپ کرد. کپلر نظریات خود را بر پایه یافته‌های قوانین سه گانه درباره حرکت سیارات چنین بیان میکند: مدار حرکت سیارات به گرد خورشید یک بیضی است که خورشید در یکی از دو کانون آن قرار دارد؛ خط وصل کننده هر سیاره به خورشید در زمانهای مساوی مساحتی مساوی طی می‌کند؛ مکعب فاصله متوسط هر سیاره تا خورشید با مربع زمان یک دور کامل گردش سیاره تناسب مستقیم دارد. او همچنین مینوسد نیروی که سیارات را در مدارهای متفاوتی بیضی وار دور خورشید نگه میدارد، نیروی است کششی که بین سیارات و خورشید وجود دارد. این نیرو نیرویست که از طرف کره ماه هم بر زمین وارد میشود. بدین ترتیب کپلر اولین کسی است، که‌ از جاذبه کرات سخن میگوید. کپلر ١٦٣١ زندگی را بدرود گفت. پس از مرگ کپلر به زودی از خاطره‌ها رفت و هیچ کس آثار او را مطالعه نمی‌کرد، ولی دوران افتخار او هنگامی آغاز گردید که اسحاق نیوتن با محاسبات فیزیکی و ریاضی توانست سه قانون کپلر را در مورد گردش و مسیر سیارات اثبات کند.

گالیلئو گالیله
گالیلئو گالیله (Galileo Galilei ١٥٦٤-١٦٤٢) در سال ١٥٦٤ در پیزا واقع در ایتالیا متولد شد پدر گالیله تاجر پارچه بود ولی به موسیقی و ریاضیات نیز علاقه زیادی داشت گالیله تا 19 سالگی تمام تحصیلات خود را در صومعه شبانه روزی بعنوان کارآموز گذراند او موقعی که تصمیم داشت بعضویت فرقه‌ى واعظان مسیحى﴿بنیدیکانر﴾ درآید پدرش ممانعت کرد و او را در سال ١٥٨٠در دانشکده پزشکی پیزا ثبت نام کرد. گالیله در سال ١٥٨٤ تحصیلات پزشکی را ناتمام رها کرد و برای تحصیلات ریاضی به فلورنس رفت. او برای امرار معاش خود بعنوان معلم خصوصی ریاضی تدریس میکرد و در ضمن به نوشتن مقالات پزشکی و فیزیک میپرداخت و از اینراه بتدریج شهرتی پیدا کرد. او درسال ١٥٨٩ به سمت استاد ریاضیات در دانشگاه پیزا مشغول تدریس شد. گالیله از روح کنجکاوی و پژوهشگری دانشمندان برخوردار بود و بهمین دلیل مدام درحال آزمایشهای فیزیکی و درک قوانین حرکت و نیروهایی که حاکم بر اشیأ هستند بود. بعنوان مثال او توانست دریابد که زمان تناوب هر نوسان آونگ با وزن و دامنه نوسان آن مرتبط نیست، بلکه به طول آونگ ارتباط دارد بدین ترتیب او با این کشف پایه فیزیک دینامیک جدید را نهاد. گالیله در یک مقاله یکی از قواعد ارسطو را مبنی بر اینکه اجسام سنگین سریعتر از اجسام سبک سقوط می کنند مردود شمرد و مدعی شد که اجسام سنگین و سبک بدون مقاومت هوا همزمان سقوط میکنند او در آزمایشی دیگر در حالی که یک گلوله را از یک سرازیری به پایین میغلتاند متوجه شتاب گلوله شد و این نتیجه را گرفت که شتاب متفاوت از سرعت گلوله است و بدین طریق گالیله توانست با استفاده از فرمول ریاضی شتاب و سرعت را برای اولین بار توضیح دهد. گالیله ١٥٩٢ به پادوا بخشی از جمهوری آزاد ونیز رفت و به مدت ١٨ سال در سمت پروفسوری مشغول تدریس ریاضیات در دانشگاه شد. گالیله در سال ١٦٠٩ سفارش دوربینی را ،که جان لیپرشی در هلند اختراع کرده بود، داد. این نوع دوربینها برای مشاهده و کنترل حرکت نیروهای دشمن در جنگ بکار برده میشد. گالیله عدسیهای بهتری را در دوربین جاسازی کرد و قدرت دید را چندین برابر نمود و با مشاهداتش یک سال بعد در ١٦١٠ چهار قمر سیاره مشتری را کشف کرد. او از اولین کسانیست که بوسیله تلسکوب کهکشان راه شیری را که در گذشته با بچشم فقط بعنوان یک توده مه آلود دیده میشد، مشاهده کرد و متوجه شد که برخلاف تصور، از ستارگان بیشماری تشکیل شده است. با وجود اظهارات کوپرنیک و محاسبات کپلر هنوز تصور همه بر این باور بود که سیارات بدور خورشید میچرخند ولی خورشید همراه با سیارات و کره ماه بدور کره زمین میچرخند.

گالیله بر اساس مشاهداتش به این نتیجه رسید که علت جزر و مد دریاها را تنها میتوان با مدلی توضیح داد که در آن زمین مسطح نیست بلکه کروی است و این کره بدور محور خود و در عین حال بدور خورشید میچرخد و بدین ترتیب در اثر نیروی اینرسی چرخش زمین، آب دریاها همانند مایعی درون تشت از سویی به سویی دیگر در نوسان میباشد. اما با اثبات نیروی جاذبه بوسیله اسحاق نیوتون نشان داده شد که علت جزر و مد نه فقط نیروی اینرسی بلکه اثرجاذبه متقابل کره ماه بر زمین نیز میباشد.
گالیله ١٦١٤ موفق شد وزن جو اتمسفر را که ٦٦٠/١ وزن آب میباشد تعیین کند. تصور مردم تا آنزمان بر این بود که جو بدون وزن میباشد. گالیله با وجود اینکه در گفتار و نوشته‌هایش محتاط بود، ولی مکررأ از طرف مقامات تفتیش عقاید واتیکان بخاطر اظهارات و حمایتش از نظریات کوپرنیک مورد سرزنش و تهدید قرار میگرفت. برخی از این مقامات بدنبال بهانه‌ای میگشتند تا پای گالیله را به دادگاه بگشانند، ولی روابط حسنه گالیله با برخی از شخصیتهای بزرگ چون کاردینال باربرینی که ١٦٢٣ به عنوان پاپ انتخاب شد، مانع از دستگیری وی میشد.

در سال ١٦٣٢ کاردینال اوربن به سمت پاپ هفتم انتخاب شد. و این هنگامی بود که گالیله کتابی بعنوان دیالوگ )گفتگو (نوشته و بچاپ رسانده بود. این کتاب موجب خشم مقامات واتیکان شد. محتوای این کتاب بحث و مناقشه سه نفر را بازتاب میداد که در آن یکی از آنها بطلمیوس و دو نفر دیگر از کوپرنیک دفاع میکردند .جالب اینکه پاپ اورین تصور میکرد که شخص نادانی که در مناقشه از بطلمیوس دفاع میکرد خود اوست .از اینجهت ژوئن ١٦٣٣ گالیله را به رم احضار کردند. و در دیوان تفتیش عقاید او را مجبور کردند، ندامتنامه‌ای را امضاء کند، که در آن موضع خود را در رابطه با کروی بودن و گردش زمین انکار کرده و صحت نظریات کوپرنیک را مردود شمارد. با وجود امضاء ندامتنامه‌ گالیله تا آخر عمر محکوم به حبس خانگی شد .گالیله تا دم مرگ به طور پنهانی به آزما‌یشهای تجربی خود ادامه داد و پیش از آنکه دو کتاب ارزشمند دیگر را نیز به رشته تحریر درآورد در سال ١٦٤٢ در آستری حومه‌ای از فلورانس دار فانی را وداع گفت. چاپ آثار ممنوعه وی نخست در سال ١٨٣٥ سوی واتیکان اجازه انتشار یافت. امروزه گالیله به عنوان یکی از متفکران بزرگ تاریخ بشریت بشمار میرود.

اسحاق نیوتن

اسحاق نیوتن ( Isaac Newton١٧٢٧ -١٦٤٢) دسامبر ١٦٤٢ از در خانواده‌ای متوسط الحال و کشاورز در قریه وولستورپ نزدیکی شهر گرانتام ﴿Grantham﴾ در انگلیس متولد شد. دوران بارداری مادر نیوتن کوتاه بود و نیوتن قبل از موعد و زودرس بدنیا آمد، چنانکه مادر گمان برد او حتی روز اول زندگی را نتواند به پایان برد .هنگامیکه نیوتن متولد شد پدرش در سن ٣٠ سالگی در گذشته بود .مادر نیوتن هانا آیسکاف زنی با لیاقت و مقتصد با کارهای کشاورزی مخارج زندگی را تأمین میکرد .در سن سه سالگی مادر نیوتن دوباره تصمیم به ازدواج گرفت و با بارناباس المیت کشیش مرفه مسنی ازدواج کرد .او نیوتن را به مادرش سپرد و از وولستورپ رفت .بدین جهت دوران کودکی نیوتن بسیار دردناک بود. مادرش هانا بعد از ٩ سال هنگامیکه شوهر دومش در گذشته بود، به وولستورپ برگشت .با وجود این جدایی نیوتن از مادر سخت بر شخصیت او اثر گذاشت و او با زنان چندان میانه خوشی نداشت .به همین علت نیوتن هیچگاه ازدواج نکرد .نیوتن دوره آموزش ابتدایی را در وولستورپ گذراند. داییش کشیشی به نام ویلیام آیسکاف متوجه استعداد و نبوغ فوق العاده نیوتن شد و نیوتن را در سن ١٥ سالگی به دبیرستان سلطنتی گرانتام ﴿School in Grantham The King's﴾ فرستاد. مادرش دو سال بعد در سن ١٧ سالگی نیوتن را به وولستورپ برگرداند تا در کارهای کشاورزی به او کمک کند. ولی هنری ستوکس (Henry Stokes) رئیس دبیرستان مادرش را راضی نمود تا وی را به دبیرستان برگرداند و مانع تحصیل وی نشود. نیوتن برای اثبات استعداد خود به مادرش امتحانات دبیرستانی خود را با بهترین معدل باتمام رسانید و در کالج سلطنتی ترینیتی کمبریج در سال ١٦٦١ مشغول به تحصیل شد. در سال ١٦٦٥ مرض طاعون در کمبریج شیوع پیدا کرد و به همین دلیل دانشگاه کمبریج بمدت دو سال بسته شد و نیوتن مجبور شد به زادگاه خود مراجعت کند. در این هنگام نیوتن بیش از ٢٢ سال نداشت، ولی بعلت مطالعات بسیار گسترده خود در دوران دانشجوی و دوره کارشناسی، درمورد آثار ارسطو، ارشمیدس، افلاطون و سیستم مکانیکی و دوگانگی اندیشه دکارت و غیره دانش وسیعی را اندوخته بود. نیوتن ضمن دو سالی که در وولستورپ بود تمام اوقات به پدیدهای طبیعت می اندیشید و در سالهای ١٦٦٥/١٦٦٦ بود که پایه های کشف سه قانون جاذبه عمومی، تئوری نور و محاسبه ریاضی انتگرال و دفرنسیال را بنیانگذاری کرد. نیوتن دوره آموزشی خود را در دانشگاه کمبریج باتمام رسانید و ١٦٦٧ بعنوان عضو اکادمی کالج سلطنتی ترینیتی کمبریج انتخاب شد و ١٦٦٩ به کرسی استادی ریاضیات نائل آمد. در این سال بود که محاسبات ریاضی خود را در مورد انتگرال و دفرنسیال منتشر کرد ١٦٧٠ تا ١٦٧٢ مشغول خواص و سرعت نور او معتقد بود که نور مانند حرکت الکترون در الکتریسیته حرکت ذره ای دارد و با برخورد به اشیأ نور شکسته میشود او متوجه شد که عبور نور از یک منشور، پرتو نور را به ٧ رنگ گوناگون سرخ، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش تجزیه میکند. بر خلاف نیوتن، کریستیان هویگنز(Christiaan Huygens) معتقد بود که نور حرکت موجی دارد. دانشمندان امروز حرکت نور را ذره‌ای و موجی سرعت آنرا ٣٠٠٠٠٠ کیلومتر در ثانیه میدانند. نیوتن فرمول قانون شتاب گالیله را با فرمول قانون حرکت کپلر تلفیق کرد و به کشف فرمول قانون نیروی گرانش و دیگر قوانین کلاسیک مکانیک دست یافت. قانون نیروی گرانش نیوتن نه تنها حاکم بر زمین و خورشید و دیگر سیارات است، بلکه تمام اجسام و اجرام آسمانی تابع این قانون هستند. نیوتن در سال ١٦٨٧ در ٤٥ سالگی قانون جاذبه زمین و سه قانون دیگر حرکت منتشر کرد. قانون جهانی گرانش نیرویی است که دو جسم به جرمهای m1 و m2 به فاصله r از یکدیگر بهم وارد می‌کنند این نیروی گرانشی در واقع نیروی کنش و واکنشی است که متعاقب با جرم دو جسم بین دو جسم برقرار است و در امتداد خط واصل دو جسم اثر می‌کند. بزرگی این نیرو برابر است با: F=G m1m2/r.r
G ثابت جهانی است.

بنا بر قانون اول نیوتن اگر بر جسمی نیرو وارد نشود جسم یا ساکن است و یا حرکت یکنواخت بر خط راست را دارد. و اگر بر جسم نیرو وارد شود، در این صورت در جسم شتاب ایجاد میشود. قانون دوم نیوتن در واقع رابطه نیروی وارده بر جسم و شتاب (a = F/m) آن را بیان می‌کند. شتاب جسمی به جرم m که نیروی F بر آن وارد می‌شود هم جهت و متناسب با نیروی وارد بر آن است و با جرم جسم نسبت عکس دارد. فعالیتهای علمی نیوتن در حجم این مقاله نمیگنجد. یکی دیگر از نوابغ جهان اسحاق نیوتن در ٢٠ مارس ١٧٢٧ در ٨٤ سالگی در لندن در گذشت.

دانش تئوری تکامل
پیدایش حیات یکی از پیچیده‌ترین و بحث برانگیزترین مباحث در طول تاریخ گذشته بشری بوده است. تاکنون تمدنهای مختلفی به اشکال گوناگون کوشیده‌اند، فلسفه هستی و پدیده‌های ناشی از آن را در طبیعت بر مبنای سطح دانش دوره و زمان خود توضیح دهند، اما تنها از قرن نوزدهم و بیستم به بعد نظریه پردازان توانسته‌اند، با بهره گیری از تحولات صنعتی و علمی که بشر را با سرعت شگفت انگیزی به پیش سوق داده است، جوابهایی معقول و شیوه‌ای علمی برای باز کردن گره این معما بدست دهند.

دانشمندان با محاسبات خود بر اساس شواهد علمی زمان پیدایش زمین را همراه با منظومه شمسی حدودأ ٥-٥,۴ میلیارد سال تخمین میزنند .درکهکشان راه شیری آنجا که هم اکنون منظومه شمسی قرار گرفته، تراکمی از توده های گاز هیدروژن بود تقریبأ چهار و نیم میلیارد سال پیش ستاره ای نزدیک به این توده گازی منفجر شده که در اثر امواج ناشی از این انفجار توده گازی از تعادل خارج شده و بهم فشرده شدند بطوریکه در مرکز این توده گازی ازدحام اتمها و حرارت بسیار فوق العاده موجب اتحاد هسته های چهار اتم هیدروژن و پیدایش یک اتم هیلوم گردید در نتیجه این فوزیون هسته ای انرژی خارق العاده ای آزاد شد که موجب سلسله واکنشهای هسته ای خورشید شد بنابر آزاد گشتن انرژی و فوزیون هسته اتمهای هلیوم و هیدروژن در ادامه موجب پیدایش اتمهای دیگر باهسته های سنگینتر شد و تراکم این عناصر در مرکز این توده های گازی ایجاد جاذبه خورشید را نمود و در طول چند میلیون سال ستاره خورشید به شکل کنونی خود در آمد.

زمین در ابتدای پیدایش خود همواره شکل امروزی را نداشته، بلکه سطح زمین در ابتدا، بعلت حرارت فوق‌العاده مملو از مواد مذاب بوده و امکان پیدایش حیات بر روی آن میسر نبوده است. سرد شدن تدریجی سطح کره زمین و پدیدار شدن آتشفشانهای ناشی از فشارهای درونی و تصادم سنگهای آسمانی با زمین موجب این شدند که گازها همراه با مواد مذاب و ماگمایی از این آتشفشانها خارج شده و اتمسفر اولیه را تشکیل دهند. ترکیباتی که در این دوره تشکیل یافتند، مولکولهایی همچو آب (H2O تا حد80%) دی اکسید کربن CO2) تا حد (20 %و هدروسولفید (H2S تا حد 7%) و آمونیاک و متان بودند .با بیشتر سرد شدن سطح کره زمین بخارهای متراکم اتمسفر اولیه تقطیر شده و موجب پیدایش آب اقیانوسها بر روی سطح زمین شدند .آب بعنوان یک حلال جامع، شرایط مناسبی را برای تکامل اولین موجود خود تکثیر بوجود آورد.

در اقیانوسهای اولیه غلظت مواد معدنی و مولکولهای آلی و ماکرومولکولهای پیچیده در طی صدها میلیون سال بحدی افزایش یافته بودند، که فعل و انفعالات شیمیایی بواسطه انرژی الکتریکی ناشی از رعد و برق پروسه‌ای متداول بوده است. ازاینرو شرایط تدریجی پدید آمده پیدایش حیات را بشکل میکروارگانیسمهای ساده‌ای بنام میکروسفر/کواسروات امری اجتناب ناپذیر نمود. این میکروارگانیسمها با داشتن RNA ﴿زنجیره‌ای از بازهای اسید نوکلئیک﴾ ماده‌ای ‌که حامل دستور عمل‌های همانندسازی و یک غشاء متشکل از مولکول‌های لیپیدی میباشد سیستمی نسبتأ بسته و مستقل از محیط را پیدا کردند.

ماده‌ای ‌که حامل دستور عمل‌های همانندسازی و یک غشاء متشکل از مولکول‌های لیپیدی میباشد این سیستم بسته قدرت مبادله مولکول با محیط را دارد و بدین ترتیب با کاتالیزه کردن واکنش‌های شیمیایی، انرژی مورد نیاز خود را برطرف میکند. این میکروسفرها در ابتدا مسلط بر کره زمین بودند و در طی میلیونها سال در اثر تغییر و تحول، اشکال گوناگونی پیدا کرده و ایجاد گازهای مختلفی همچون نیتروژن N3 و گوگرد S2 نموده‌اند. این گازها که ناشی از واکنش‌های شیمیایی و تبدیل مواد برای احراز انرژی مورد نیاز میکروسفرها بودند، در بوجود آمدن جو نقشی اساسی داشتند. در این مرحله تنوع و گوناگونی میکروسفرها موقیعتی بدست داد که برخی از آنها توانایی تطبیق با شرایط مناسب جۆی را داشتند و بدین جهت از میکروسفرها سلول‌های هوازی چون سیانوباکتریها تکامل پیدا کردند.

بررسی لایه‌های زمین از طرف زمین شناسان نشانگر آنست که این باکتری‌ها برای تأمین انرژی مورد نیاز خود توانایی جذب نور خورشید را بوسیله ماکرومولکولهایی بنام کلروفیل پیدا کرده‌اند. کلروفیل با دریافت و جذب انرژی خورشید در پروسه ای شیمیایی بنام فتوسنتز میتواند این انرژی را تبدیل به انرژی شیمیایی ATP واحد انرژی ﴿Adenoside-tri-phosphate﴾ کند.
سیانوباکتریها اولیه ATP را برای جذب N2 از اتمسفر و یا مواد نیتروژن دار بکار برده و با یاری چند آنزیم دیگر قادر شدند، ترکیبات آلی را برای متابولیسم خود تولید کنند.

بعدها سیانوباکتریها قادر شدند، با بالا رفتن غلظت CO2 (دی اکسیدکربن) در اتمسفر، CO2 را از اتمسفر جذب کرده و با استفاده از ATP اکسیژن و ترکیبات آلی و کاربوهیدراتها را برای متابولیسم خود تولید کنند. بدینصورت با بالا رفتن مقدار اکسیژن و تشکیل گاز اوزون O3در اتمسفر زمین، بتدریج این گاز متراکم شده و لایه‌ی اوزون را پدید آورد این لایه مانع رسیدن اشعه فرا بنفش به زمین میشود از این مقطع به بعد شرایط زندگی بر روی زمین برای تحول سلولهای هسته‌دار ﴿یوکاریوتها﴾ مناسب‌تر گردید. ٧,٢ میلیارد سال پیش،‌ از همزیستی (Endosymbiotic theory) سلولهای هوازی مانند سیانوباکتریها و پروکاریوت‌هایی چون باکتریهای Archaea سلول‌های هسته‌دار ﴿هتروتروف و اتوتروف﴾ پدید آمدند .سلولهای هوازی در این همکاری مسئولیت تأمین تغذیه و تولید مواد مورد نیاز را بعهده گرفتند و پروکاریوت‌ها نیز وظایف اساسی سلول از قبیل تنفس ﴿میتو کندری جانوری﴾ و فتوسنتز ﴿کلروپلاست گیاهی﴾ سلولی را به عهده گرفتند. اهمیت آغازیان ازنظر تكاملی این است كه ساختار یوكاریوتی و پرسلولی بودن از طرفی و از طرف دیگر ساختار تولید مثلی و به دنبال آن تولید مثل جنسی برای اولین‌‌بار در این جانداران پدید آمده است با گسترش قلمرو زندگی آغازیان )آمیب‌ها، روزن ‌داران، دیاتوم‌ها، جلبك‌ها (این تک سلولیها بتدریج تشکیل کلونی دادند و با ایجاد همکاری و تقسیم کار جاندارانی پر سلولی پدیدار شدند. در ابتدا، ٤,٣ میلیارد سال پیش، شدت تابش فرابنفش بر سطح زمین قبل از تشکیل لایه حفاظتی اوزون O3 موجب تجزیه آب، متان و آمونیاک شده‌ است و به‌ همین علت تراکم دی اکسیدکربنCO2 و نیتروژن N2 و گوگرد S2 در جو زمین بسیار بالا بود. گازهای سبکی چون هیدروژن و هلیوم معمولأ از جو خارج میشدند تراکم دی اکسیدکربن در اتمسفر موجب حل شدن آن در آب اقیانوسها و اسیدی شدن آن میگشت. از این جهت اسید بودن آبها، شرایط مناسبی برای گیاهان و جانوران نبود و تنها باکتریهایی که سازگار با این شرایط سخت و دشوار بودند، میتوانستند زنده‌ بمانند. ولی این سد هنگامی شکسته شد که‌ باکتریهای بی هوازی و باکتریهای کلروفیل دار پروسه فوتوسنتز را امکانپذیر ساختند. شکل گرفتن لایه اوزون در اثر پیدایش پروسه فوتوسنتز موجب بالاتر رفتن غلظت آمونیاک در اقیانوسها و نزول دی اکسیدکربن در جو زمین گردید. پروسه فوتوسنتز گیاهان و جذب دی اکسیدکربن از اتمسفر و تبدیل آن به مواد آلی، چرخه اکوسیستم را بوجود آورد. چرا که بدین ترتیب انرژی خورشید تبدیل به انرژی شیمیایی شده و در مواد آلی و کربوهیدراتها بر روی زمین ذخیره گشت. با پیدایش جانوران و سیستم تنفسی، این مواد آلی و کربوهیدراتهای انرژی دار در طی متابولیسم دوباره شکسته و از این طریق انرژی ذخیره شده بشکل واحد ارز انرژی ATP برای تکثیر گیاهان و جانوران بکارگرفته شد. تحقیقات علمی نشان میدهد که توازن در چرخه اکوسیستم اهمیت بسزایی دارد، زیرا تغییراتی که در این توازن اثر میگذارد و آن را تضعیف میکند، سدی را در مقابل سیر طبیعی تکامل اکوسیستم پدید می آورد. اما میل حرکت و تحول قابل انسداد نیست و در یک مقطع تعادل این توازن برهم میخورد و تحول، مسیر دیگری را برای خود در پیش میگیرد .برای روشن شدن این مطلب میتوان تصور کرد که توازنی که طبیعت خود ایجاد کرده همچو قطرات آبی میماند که بر روی یک تراز نوسان میکند این نوسان زمانی بهم میخورد که تراز از حالت توازن خارج شده و قطرات آب بسویی جریان پیدا میکند. پیدایش حیات نیز پدیده‌ای است، که در طی توازنی، طبیعت در مسیر خود ایجاد کرده است. با برهم خوردن این توازن، بقای حیات الزامی نیست.

دوره‌های زمین‌شناسی و ظهور حیات

علم زمین شناسی با بررسی شواهد فسیلی نشان میدهد که در دوره ماقبل کامبریا ﴿Kambrium پره کامبریا﴾ غیر از اقیانوسها و دریاها، شرایط سخت خشکی هنوز برای زیست جانوران مهیا نبوده است. دراین دوره تریلوبیت‌ها، جانوران پر سلولی ابتدایی حاکم بر اقیانوسها و دریاها بودند تریلوبیت‌ها اجداد بندپایان امروزی به شمار می‌روند.
این جانوران از نظر فرم و شکل بسیار گوناگون بودند، و معمولا به عنوان سنگواره‌ی راهنما به کار می‌روند. حدودأ ٥٥٠ میلیون سال پیش با شروع عصر کامبریا ﴿Kambri﴾، ازدیاد سریع انواع جانوران و گیاهان دریایی و رقابت آنها برای تسخیر قلمرو جدید نقطه عطفی برای پیدایش جانوران و گیاهان در خشکی بود. در این دوره تحولات چشمگیری در شرایط محیطی چه از لحاظ اکسیژن و دما و چه از لحاظ امنیت در مقابل اشعه فرابنفش بر روی زمین صورت گرفت، زیرا بتدریج در اثر آزاد شدن اکسیژن بوسیله فتوسنتز گیاهان دریایی و سیانوباکتریها لایه اوزون شکل گرفته بود. بدین ترتیب خشکی برای گسترش حیات جانوران و گیاهان آبزی مساعدتر گشت. جانورانی که در این دوره پا به عرصه وجود نهادند، مرجانها، خارپوستان، نرمتنان و شکم پایان را می‌توان نام برد. ٤٨٠ میلیون سال پیش زمین وارد دوره‌ی دیگری بنام اردوویسن شد. در این دوره سرپایانCephalopoda) ﴾ و نخستین مهره داران ظهور پیدا کردند. بعد از اردوویسن ٤٤٠ میلیون سال پیش دوره‌ی دیگری آغاز گشت، که زمین‌شناسان آن را سیلورین می‌نامند. در این دوره‌ی و دوره‌های دفون و کربن که تقریبأ ١٥٠ میلیون سال بطول انجامید، گیاهان اولیه‌ای مانند گلسنگ‌ها و سپس سرخسها و خزه ها در خشکی قلمرو خود را توسعه دادند. ایندوره‌ها همزمان با آمدن حشرات دریایی به خشکی و استفاده آنها از گیاهان بعنوان تغذیه بود. همکاری گیاهان گرده افشان و حشرات در دوره‌های بعد منجر به تشکیل گیاهان گلدار گردید. در دوران کربونیفر دوزیستان اولیه از تحول ماهی‌های مهره‌دار پدید آمدند.

این جانوران بتدریج در طول میلیونها سال ویژگیهای ژنتیکی جدیدی را پیدا کردند، که ساختار دستگاه تنفسی آنها و همچنین سیستم تغذیه و متابولیسم، آنها را با شرایط محیط زیست در خشکی نیز سازگار میکرد. این جانوران بعدها بتدریج بدنبال تغذیه از ساحل دور شدند و به شکار حشرات که نون حاکم بر خشکیها بودند پرداختند. دوره‌های بعد پرم و دوره ترایس منجر به پیدایش خزندگان و بعدها دایناسورها و پستاندران اولیه شد.
با توجه به اصل انتخاب طبیعی داروین در طبیعت فقط موجوداتی می‌توانند به بقای خود ادامه دهند که از هر نظر با محیط سازگار باشند. موجوداتی که ویژگیهای نو و قابل انطباق را با طبیعت ندارند، معمولا قبل از مرحله تولید مثل از بین رفته، و بنابراین قادر نخواهند بود، ژن‌های خود را به نسل بعد انتقال دهند. در نتیجه ژن‌های آنها در خزانه‌ی ژنی نسل‌های بعدی کاهش می‌یابد.

تکامل هوموساپینس
براساس قوانین شناخته شده در علوم زیست شناسی، کلیه موجودات اعم از حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسمها دارای قابلیت هایی هستند که با هدف تطبیق با محیط دچار تغییر می شوند، انسان هم از این قاعده مستثنی نبوده و نیست. مطالعات علمی و پژوهشهای پالائونتولوگی (Paleontology) بر اساس تجزیه و تحلیل آناتومی و اسکلتهای متفاوت متعلق به حیوانات و مقایسه ساختار آنها با یگدیگر در دورانهای گذشته، تا کنون نشان داده که انسانهای معاصر نتیجه تحول و تغییرات فیزیکی انسانهای اولیه میباشند. این تغییرات فیزیکی و جسمانی نیز نتیجه تنوع جهش های ژنتیکی و ذخیره شدن این ویژگیها در خزانه ژنی انسانی میباشند. گروهها و یا افرادی که دارای ویژگیهای مثبتی هستند بنا به هدف تطبیق با محیط، شانس بیشتری برای بقای خود دارند و از اینرو احتمال انتقال این خصوصیات ارثی به نسلهای بعد زیاد است.

انسان‌نماهای اولیه در مقایسه با انسان های امروزی دارای قدی کوتاه‌تر، جمجمه‌ای کوچک‌تر و آرواره‌های قوی با ۳۲ دندان که بیشتر به دندانهای گیاه خواران شبیه میباشد، بوده‌اند. دانشمندان خاستگاه انسان را شرق آفریقا معرفی کرده‌اند. براستی انسان معاصر موجودی است با فرهنگ ولی در طول تاریخ شاخص‌های فرهنگی همواره بر جمعیتهای انسانی حاکم نبوده است. اولین عناصر فرهنگی انسانها از زمانی است که انسان شروع به ابزارسازی کرده‌ است.

بعد از منقرض شدن داینوسورها بر روی کره زمین بتدریج اجداد میمونها و بعدها خانواده میمونها پدیدار شدند. قدیمی ترین فسیلی که از اجداد میمونها پیدا شده متعلق به ٤٧ میلیون سال پیش است. فسیل این حیوان که از لحاظ ساختار بدنی به میمونها بسیار نزدیک است در آلمان حوالی دارمشتات(Darmstadt) پیدا شده و مشهور به ایدا میباشد. خانواده میمونها ٤٠ میلیون سال پیش بعلت شرایط محیطی مختلف از خانواده خود تمایز پیدا کردند. ٧ میلیون سال پیش موازات با هم گونه‌های مختلفی در افریقا احتمالأ بدلیل از بین رفتن مناطق جنگلی و کمبود تغذیه از گوریلها و شمپانزه‌ها منشعب شدند. این گروهها که قبلأ فقط میوه خوار بودند میبایست، خود را با شرایط جدید سازگار نمایند و نوع تغذیه خود را تغییر دهند. یکی از این ویژگیهای این بوده که گروههایی که مزیت ژنتیکی و مهارت روی پا ایستادن و استفاده از دستهای خود برای شکار را داشتند، توانستند مسافتهای طولانی‌تری را بدنبال شکار پشت سر نهند. این میمونهای انسان‌نما که هومونیدها ﴿Hominids﴾ نیز نامیده میشوند، همانند نیاکان ما هوموساپینس یا انسانهای امروزی همگی از ویژگی راه رفتن و کاربرد ابزار شکاربرخوردار بودند، با وجود اینکه این گونه‌ها ویژگیهای مشترک دارند، ولی منشاء واحدی ندارند.

تحقیقات پالانتروپولوژی Paläoanthropologie روی جمجمه‌ها و اسکلتهای پیدا شده نشان داده که این گروهها از لحاظ ساختار بدنی و تکامل مغزی متمایز بوده‌اند. ولی شگفت انگیز است که چگونه انسان امروزی Homo sapiens از میان تغییرات وتحولات ٧ میلیون ساله رده‌های مختلف هومونیدها تا امروز منقرض نشده است. زیرا که بغییر از رده انسان امروزی دیگر رده‌ها باوجود کارآییهای مشابه همگی منقرض شده‌اند. امروزه حتی گوریلها و یا شمپانزه ها نیز در معرض خطر انقراض قرار دارند.

استرالوپیته‌کوس 3,5 میلیون سال پیش در جنوب و شرق آفریقا میزیسته و دارای چندین گونه مختلف بوده است (anamensis, afarensis, africanus, aethiopicus, boisei, robustus). همه این گونه‌ها دارای مغزی کوچکی شبیه به مغز میمون بوده‌اند، ولی توانایی ایستادن بر روی دو پا و راه رفتن را داشتند استرالوپیته‌کوس قادر به کابرد ابزارهای سنگی ابتدایی برای شکار بوده است. هوموهابیلی ٢ میلیون سال پیش در نواحی جنوبی صحرای شمال آفریقا میزیسته و دارای مغزی بزرگتر با حجمی در حدود ٨٠٠ سانتیمتر مکعب بوده‌ است. او نخستین ابزار ساز واقعی محسوب می گردد و قادر بوده‌ با دستهای خود اشیا را بدقت جا به جا کند و بخوبی روی دو پایش راه برود.

هوموایرکتوس (انسان راست قامت) ١،٨ تا ٢ میلیون سال پیش در نواحی شرقی و شمالی آفریقا ظهور پیدا کرد. او گونه دیگری از هومونئیدها بوده و اولین انسان نمایی است که آفریقا را ترک کرده و وارد قاره آسیا و اروپا شده است. هوموایرکتوس دارای مغزی به بزرگی ١٠٠٠-۱۲۰۰ سانتیمتر مکعب بوده است. او بر آتش تسلط داشته و قادر به راه رفتن بوده است. هوموارکتوس‌ها از نظر جسمانی از گردن به پائین تفاوت چشم گیری با انسان‌های امروزی ندارند، تنها می‌توان تفاوتی در جمجمه و آرواره آنها با انسان‌های امروزی مشاهده کرد. هوموایرکتوس در غارها زندگی میکرده و ابزار سازی ماهر برای شکار حیوانات بوده است. از ٧ میلیون سال تا ٢ میلیون سال پیش تکامل این گروه‌های انسان‌نما همگی در افریقا صورت گرفته و از دو میلیون سال به بعد بعضی از این گروهها از جمله هوموایرکتوس ١ تا ٥,١میلیون سال پیش بعلت تغییرات آب و هوا و کمبود تغذیه و رقابت بر سر قلمرو، پا از افریقا بیرون نهاده و روانه قاره‌های دیگر شده‌ است.

حدودأ 1.5 میلیون سال پیش بعلت دوران یخبندان و منجمد شدن بیشتر آبهای اقیانوسها ذخیره شده در مناطق قطبی، سطح آب اقیانوسها به حدی پایینتر بوده که استرالیا از طریق خشکی به جزایر گینه نو و تاسمانی متصل بوده است. بدین جهت فاصله آبی استرالیا تا قاره افریقا ١٠٠ تا ١٥٠ کیلومتری داشته است. آنطور که تحقیقات نشان داده نژادهایی از هومونئیدها قادر به گذشتن از این گذر گاه آبی بوده‌اند و پا به خاک استرالیا نهاده‌اند.

از هوموایرکتوس در اروپا بعدها هایدلبرگ سنسز و از هایدلبرگ سنسز حدودأ 200 هزار سال هومونئاندرتال منشعب گشته است. در سال 1857 نزدیک دوسلدورف در آلمان اولین فسیلهایی هومونئاندرتالها که حدودأ ٤٠ هزار سال قدمت دارند، پیدا شدند. بعدها آثار زندگی هومونئاندرتال نیز در کرووات، بلژیک، فرانسه، اسپانیا، ایتالیا و حتی در خاورمیانه، شمال آفریقا و آسیا پیدا شدند. در اروپا قدیمترین فسیلهایی که از هومونئاندرتال پیدا شده، در ایتالیا و کرووات بوده، که قدمت ١٢٠ تا ١٣٠ هزار سال را دارند.
هومونئاندرتالها هیکلی کوتاه و ستبر و مغزی به بزرگی ١٤٥٠ سانتیمتر مکعب داشته‌اند. او ساکن غارها بوده و مانند انسان امروزی راه میر‌فته و از ابزارهای سنگی و نیزه‌های چوبی برای شکار حیوانات استفاده میکرده است. او همچنین بیشتر از ٥٠٠٠ سال با نیاکان از افریقا آمده ما هوموارگاستر انسانهای امروزی که به کرومانیون معروفند، در اروپا بر سر قلمرو شکار و محیط زندگی در جنگ و ستیز بوده است. کرومانیونها و هومونئاندرتالها هر دو تقریبأ در پروسه تکاملی خود هم سطح و دارای روابط اجتماعی و زبان مراوده بوده‌اند. پژوهشهای ژنتیک مولکولی نشان داده که هر دو گونه دارای ژنی بنام فوکس٣ بوده‌اند این ژن برای زبان مرواده‌ای حیاتی است. نسل هومونئاندرتالها تقریبأ ٣٥ هزار سال پیش بدلایلی هنوز نامشخص منقرض گشته است.

ویژگیهای هوموساپینس در افریقا و خارج از افریقا از ٣٥ هزار سال قبل به بعد متمایز نیستند و تکامل همسانی دارند. قدیمیترین انسانهای پیدا شده هوموساپینس در افریقا که شکل و شمایل آنها با ما هیچ فرقی ندارند متعلق به حدودأ ١٢٠ هزار سال پیش است كاوشهای انجام گرفته درنقاط مختلف اروپا و آسیا نشان داده که گروههایی از هوموساپینس، انسان امروزی ١٠٠ هزار سال پیش همانند هوموایرکتوس بدلیل سخت‌تر شدن شرایط محیط پا از افریقا بیرون نهاده و در قارهای دیگر پراکنده شدند. قدیمی‌ترین نمونه انسان امروزی هوموساپینس در فلسطین با قدمت نزدیک به صد هزار سال پیش یافت شده است. انسان امروزی در حدود ۳۵ هزار سال پیش تمام قاره‌ها را به تسخیر خود درآورد و تاریخ جدیدی در زندگی انسان شروع شد که به دوره عصر حجر جدید معروف است. مهمترین شاخص آن پیدایش پرستشگاه‌های عمومی و پیدایش هنر بر پایه تصویرهای حکاکی و یا نقاشی شده بر روی سقف و دیواره‌های غارهای مسکونی میباشد. در حدود ۱۵ هزار سال پیش جامعه انسانی در خاورمیانه موفق به تحولات فرهنگی عمیقی شد. برای اولین بار هوموساپینس توانست حیوانات را اهلی کند و همچنین با روی آوردن به دامداری و کشاورزی ساختار اقتصادی خود را تغییر دهد.

ژنتيک يا علم وراثت
هر موجود زنده نتيجه همکاری دو عامل ژنها و محيط با يکديگر است که موجود را قادر به ادامه حيات ميسازد. ماده وراثتی منشأ خصوصيات موجود زنده يعنی استعدادهای نهانی و محدوده‌های زيستی میباشد. در صورتيکه محيط شامل کليه عوامل ديگری است که با ژنها همکاری ميکنند تا موجود زنده بتواند ویژگیهای ساختاری، بيوشيميايی و غريزی خود را نمايان سازد. امروزه به علت تاثير عميقی که علم وراثت در تمام جوانب زندگی ما پيدا کرده، آموزش آن بسیار پر اهميت میباشد.

پیشرفتهای حاصل از اصلاح تکنیکهای میکروسکوپی در قرن 19 سرعت شگفت انگیزی به کشف و مشاهدات تحقیقاتی دنیای میکروارگانیسمها و مکانیسم پدیدهای میکرومولکولی بخشید. از این تاریخ به بعد دیدگاه بشری نسبت به سیر واقعی حیات بتدریج از اعتقادات خرافی پیشینیان مبنی بر اینکه، منشأ حیات و تولید مثل از پدیده‌های ماورألطبیعی سرچشمه میگیرد بدور گشت.

یوهان گریگور مندل

یوهان گریگور مندل در ژوئیه سال ۱۸۲۲ در یک خانواده کشاورز در روستایی بنام ﴿Heinzendorf﴾ اطراف Odrau ﴿ئودراو﴾ در منطقه شلهزین ﴿این منطقه در آنزمان تحت سلطه امپراتوری سابق ‌اتریش بود و امروز در جمهوری چک قرار دارد﴾ بدنیا آمد. او پس از پایان تحصیلات دوره ابتدایی مدرسه در هاینزدورف برای ادامه تحصیل دوره متوسطه دبیرستانی به تروپاو ﴿Troppau﴾ یکی از شهرهای مجاور رفت. مندل در سال ١٨٤٠ با کمک خواهرش که از سهم ارثیه خود به نفع او صرفنظر کرده بود، توانست در انیستیتوی فلسفه اولموتس ﴿philosophic Institut of Olmütz﴾ مشغول به تحصیل شود و در سال ١٨٤٣ آنرا به اتمام رساند. مندل به دلیل فقر مالی و به توصیه یکی از استادانش وارد صومعه آگوستینو در آلت برون ﴿Alt Brünn﴾ شد و پس از اتمام تحصیلات علوم الهی در سال ۱۸۴۷ به سمت کشیشی نایل آمد. او در امتحانات اداره آموزش و پرورش برای تدریس فلسفه و علوم طبیعی شرکت کرد ولی قبول نشد. او با وجود این ناامید نشد و با یاری مالی مدیریت صومعه از سال ١٨٥١ تا ١٨٥٣ در دانشگاه وین مشغول به ادامه تحصیل گردید. مندل پس از گذراندن دوره تحصیل به شهر برون بازگشت و آنجا در یکی از مدارس دولتی ﴿Staats-Realschule﴾ به عنوان معلم قراردادی مشغول به تدریس شد. او یک بار دیگر امتحانات اداره آموزش و پرورش را برای تدریس تکرار کرد ولی باز هم در آن موفق نشد. گریگور مندل پدر علم ژنتیک در سال ۱۸٥٦ شروع به گلکاری و کاشتن دانه‌های گیاه نخود فرنگی در باغچه صومعه کرد و در طی دو سال موفق شد نخودهایی را با صفتهای ژنتیکی خالصی را در دانه‌ها چون بزرگی، رنگ و فرم پرورش دهد. او با تئوریهای داروین و لامارک آشنایی داشت وعلاقه فراوانی داشت که اصول صفات ارثی را در طبیعت دریابد. کاوشهای باستان شناسی بدست آمده نشان داده که انسانهای پیشین با انبار دانه‌های محصول و کشت مجدد دانه ها و مخلوط نکردن آنها با تخم های گیاهان وحشی در انتخاب صفات درزراعت مهارت زیادی داشتند. بشر همچنین ناخودآگاه‌ از فرآیندهای‌ زیستی‌ در‌ تولید محصولات‌ تخمیری در انتخاب صفات میکروارگانیسمها و با بهره گیری از تجربیات در اصلاح نژاد دامها و پرورش گیاهان با باردهی بیشتر تبحر زیادی بخرج داده و تلاشهایی را برای درک نحوه انتقال صفات ارثی از نسلی به نسل دیگر انجام داده بودند. بویژه در قرن هجدهم بود که تلاشهای پژوهشگران برای درک قوانین تشابه یا اختلاف گیاهی و جانوری گسترش پیدا کرد. آنها میخواستند بدانند منبع و سرشت فیزیکی و شیمیایی این اختلالات و تشابهات چیست؟ و چگونه و بر اساس چه اصولی این گوناگونی از یک سلول به سلول و یا از یک نسل به نسل دیگر انتقال و توزیع مییابد؟ ولی این بررسیها بعلت عدم کاربرد آمارگیری و انتخاب صفتهای نادرست به نتیجه قابل توجهی نرسیدند.

مندل اولین کسی بود که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند. دلیل موفقیت وی روش مشاهده و هدفدار بودن مطالعات و صبر و تحملش در کار بود. مندل برای دهها هزار آزمایش خود (با گیاهان متعدد از قبیل نخود و لوبیا) از آمارگیری و محاسبات ریاضی برای نتایج خود بهرگیری کرد و کاوشهای خود را بر انتقال یک یا دو صفت متمرکز نمود. بدینوسیله او از دانسته‌های گذشته در پیوند و هیبرید گیاهان برای پدید آوردن صفتهای خالص(homozygot) استفاده کرد. مندل زمینه فعالیتهای تحقیقاتی خود را بر روی گیاهان مختلف دیگری توسعه داد و نتایج این تحقیقات را همچون قواعد ارثی یگانه فرمی، ادغام مستقلانه و غالب و مغلوب بودن صفات ارثی در سال ١٨٦٦ در مجموعه مقالاتی به انجمن علوم طبیعی ارائه نموده‌ و به‌ چاپ رساند.

مندل ابتدا چند نسل بعد از خود لقاحی گیاه نخود فرنگی دانه‌هایی را جدا کرد که محصول آنها همواره دانه‌های زرد و یا سبز (خالص) بودند در مرحله بعدی آزمایش، او دانه‌های زرد و سبز خالص را با هم آمیزش (دگر لقاحی) داد. قانون اول(Uniformity) تمام دانه‌های نخود نسل F1 زرد بودند. او صفت زردی را غالب نامید. قانون دوم (Segregation)بیانگر آنست که اگر نسل والدین صفتهای ناخالص همانند داشته باشند، از آمیزش آنها در نسل بعد اشتقاق بوجود می‌آید. یعنی آللهای مغلوب دوباره صفتهای پنهان خود را بروز میدهند. در قانون اول و دوم اگر ضابطه غالب و مغلوب صفتها حاکم نباشد در نسل F1 و یا F2 صفتهای ناخالص حد مابین (intermediate) آشکار میشوند. در این حالت ممکن است صفتهای غالب ناقص باشند. در این صورت، فنوتیپ فرد ترکیب و حد واسطی از دو صفت خواهد بود. همچون فردی که یک الل مربوط به موهای مجعد و یک الل مربوط به موهای صاف داشته باشد. در این صورت فنوتیپ موهای او موج‌دار خواهد بود. بطور مثال، فردی که یک الل A و یک الل O گروه خونی دارد، فنوتیپ گروه خونی A را خواهد داشت؛ چرا که الل O نسبت به A مغلوب است و بروز نمی‌کند.

نتیجه گیری از آزمایشات مندل قانون اول و قانون دوم:
1ـ هر موجود برای هر صفت دارای یك عامل است كه امروزه ژن ‌نامیده میشود.
2ـ هر ژن دارای دو بخش یا آلل (Allel) است كه یكی از پدر ودیگری از مادر به فرزند انتقال مییابد. 3ـ آللی كه در یك آمیزش خود را ظاهر می‌كند غالب (با حرف بزرگ) و آلل دیگر مغلوب (با حرف كوچك) است. 4ـ آلل‌های یك صفت بهنگام تشكیل گامتها از هم جدا شده و هرگامت فقط یكی از آلل‌هآ را دریافت می‌كند. 5- مطابق قانون دوم، هنگام تشکیل گامت‌ها، الل‌های مربوط به هر صفت، بدون تأثیر بر صفات دیگر، از هم تفکیک می‌شوند. البته این قانون تنها هنگامی صدق می‌کند که ژن‌های مربوط به اللها‌ بر روی کروموزوم‌های مختلفی قرار داشته باشند.

قانون سوم مندل: دررابطه با آمیزش دی هیبریدی است كه در آن دو صفت به طور همزمان مورد بررسی قرار می‌گیرند. در این آمیزش هنگام تشكیل گامت، آللهای صفات مختلف به طور مستقل انتقال می یابند و هر گامت تنها حامل یکی از آلل‌های هر صفت میباشد. جدول شماره ٢ دو صفت خالص رنگ و دم گربه را نشان میدهد. از آمیزش این دو گربه در نسل اول رنگ نارنجی و دم کوتاه صفتهای چیره بر رنگ سفید و دم بلند هستند و بدینوسیله با وجود یکسان نبودن آللهای ناخالص از لحاظ فنوتیپی نمایان میگردند. در نسل ٢ این فرزندان این دو صفت رنگ و دم با آللهای مختلف ﴿سفید و نارنجی و کوتاه و دراز﴾ مستقلانه عمل نموده و صفتهای رنگ سفید و دم دراز با آللهای خالص دوباره نمایان میگردند.

توارث از صفات ویژه تمام موجودات زنده است، یعنی اینکه هر موجود زنده‌ای در تولید مثل خود صفتها و یا عواملی را به نسل بعد منتقل می‌کند. در زمان حیات مندل محافل علمی آن دوران به اظهارات او اهمیت چندانی ندادند و نتایج کارهایش به دست فراموشی سپرده شد. تا اینکه در سال ۱۹۰۰ کشفیات او مجددأ توسط دوریس(Hugo de Vries) ، کورنز (Carl Correns) و چرماک (Erich von Tschermak) مطرح و با کاربرد برخی اصطلاحات دیگر، همچون ژن، ژنتیک و الل به محافل علمی ارائه گردید. طبق قوانین وراثت، اکثر جانوران (همچون انسان) و بسیاری از گیاهان از لحاظ کروموزومی دیپلویید میباشند یعنی بغییر از کروموزومهای جنسی از هر کروموزوم یک جفت دارند که یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث میرسد و این بدین معناست که هر صفت دارای ۲ الل میباشد که هر کدام بر روی یکی از کروموزومهای مشابه به ارث رسیده قرار دارند در صورتی که این دو آلل یکسان باشند، فرد از نظر ژنی هموزیگوت، و اگر متفاوت باشند هتروزیگوت نامیده میشود. پس یک ژن یا صفت میتواند حالتهای ظاهری فنوتیپ متفاوتی داشته باشد. در این صورت فرد می‌تواند دارای دو یا چند صفت شبیه به هم باشد، ولی حالت ظاهری فنوتیپی ناشی بروز اللی‌ میتواند باشد که غالب بر آلل دیگری شده باشد (غالب یعنی خود را به طور کامل بروز دهد و مغلوب یعنی اثری از خود ظاهر نکند). مندل در سال ۱۸۸۴ بعلت یک بیماری کلیوی در برنو (Brno) از دنیا رفت.

واحد پایه اطلاعات در سیستمهای زنده، ژن می‌باشد
کروموزومها (Chromosoms) مولکولهای بسیار بزرگی هستند که حامل ژنها میباشند. هر ژن در روي کروموزوم محل معينی را اشغال ميکند که آن را جايگاه ژن يا لوکوس ميگويند. ماده خام این ساختارهای پیچیده ترکیبی از توالیهای نوکلئوتیدی Deoxyribonucleic acid﴿DNA﴾ و پروتئینها هستند.

کروموزومها به استثنای باکتریها ﴿Prokaryote﴾ که بدون هسته میباشند، درهسته یاخته‌های‌ موجودات زنده ﴿Eukaryote﴾ قرار دارند. یک ژن جزیی از DNA میبا‌شد که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک محصول دارای فعالیت بیولوژیک را ذخیره می‌کند. محصول نهایی معمولا یک پروتئین است که اکثرأ فعالیت آنزیمی دارد. RNA پل رابط اطلاعات بین DNA و محصول پروتئین است. حفظ و متابولیزم این واحدهای اطلاعاتی موضوعات بحث را در ژنتیک مولکولی تشکیل می‌دهند.

در سال ۱۸۶۵، كارهاى «مندل» بر روى نخودفرنگى و دورگه سازى (هيبريدسازى) آن، نتايجى را به وجود آورد، كه ۱۹۰۵ ويليام باتسون با توجه مجدد به آنها، باعث آفرينش حوزه جديدى بنام علم ژنتيك تكوين يافت. امروز اين علم جديد بنيان علوم زيستى و پزشكى را تشكيل ميدهد. اين علم جديد مراحل شكوفايى خود را با تلاشهای مستمر محققان با شتابی شگفت آور طى كرد، تا آنجا كه در دهه ۱۹۲۰، بخش هاى عمده تشكيل دهنده «نظريه ژن» كشف شد كه ژن ها را به صورت دانه هاى تسبيح، مشخص ميكرد.
اولین بار در سال ١٨٨٢ والتر فلمینگ (Walther Flemming) که مشغول پژوهش در رابطه با تقسیم یاخته‌ای‌ بود متوجه رنگی شدن موادی در هسته یاخته شد که در هنگام تقسیم یاخته در هسته دو بخش شده و بسوی قطبهای هسته حرکت میکنند. یک سال بعد در ١٨٨٣ ویلهلم روکس(Wilhelm Roux) این پدیده را با توجه به تئوری تکامل و انتخاب طبیعی و یافته‌های مندل درباره نحوه انتقال صفتها، چنین بیان کرد: به هنگام تقسیم سلولی، کروماتینها (Chromatin) که تنوع بسیار زیادی دارند و حامل صفتهای ارثی هستند بطور مساوی به یاخته‌های‌ خواهری انتقال می یابند.

در سال ١٨٨٨ هاینریش ویلهلم والدیر (Heinrich Wilhelm Waldeyer) این رشته‌های کروماتینی را کروموزوم نام نهاد. در سال ۱۹۰٣ والتر ساتن 1877-1916 Walter S. Sutton)) به‌ این نتیجه‌ رسید که عوامل ارثی روی کروموزومها قرار دارند. چند سال بعد در سال ۱۹۰۹ ویلهلم یوهانسن (1857-1927 Wilhelm Johannsen) پیشنهاد نمود که عوامل مندلی واحدهایی برروی کروموزومها هستند و او این عوامل ارثی را ژن نامید. در سال ١٩١٠ توماس هونت مورگان (Thomas Hunt Morgan 1945-1866) در آزمایشات خود با پشه‌های میوه دروزوفیلا ملانوگاستر (Drosophila melanogaster) جاگزینی واحدهای ژن را برروی کروموزومها به اثبات رساند. در سال ۱۹٢۷ بود که هرمن مولر (1890-1967 Hermann J. Muller) کشف کرد که اشعه ایکس ایجاد موتاسیون (جهش) در مگس سرکه می‌نماید. سرانجام در سال ۱۹٤١ گئورگ بیدل و ادوارد تاتوم (1909-1989 George Wells Beadle; 1909-1975 Edward Lawrie Tatum) پیشنهاد کردند که محصول هر ژن یک پروتئین است. در سال ١٩٤٤ بود که اوسکار وایلOswald Avery نشان داد که نه پروتئینها بلکه تنها مولکول DNA در کروموزومها حامل ژنها هستند. در سال ۱۹۵۳ جیمز واتسن 1928 (James Dewey Watson) در شیکاگو متولد شد، و فرانسیس کریک در انگلیس متولد شد و 2004 در سانتیاگوی فوت کرد(Francis Harry Compton Crick 1916) با ارائه مدل مارپیچی نردبان مانند خود معمای ساختمان DNA و جایگاه و مفهوم کد بودن صفتهای ارثی توسط ژنها را مشخص کردند. با حل این معمای چگونگی انتقال صفات، دو شاخه علمی جدیدی بنام زیست شناسی ملکولی و ژنتیک پایه‌گذاری شدند که به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و بررسی بیماریهای ژنتیک و مداوای آنها می‌پردازند. در سالهای ۱۹۷۱ و ۱۹۷۳ با ادغام این دوشاخه، رشته‌ای به نام مهندسی ژنتیک (بیوتكنولوژی) را بوجود آوردند که بسرعت همه زمینه‌های علمی اعم از اقتصاد، بهداشت‌، درمان‌، محیط‌ زیست‌، آموزش‌، كشاورزی‌،صنعت‌، تغذیه‌ و سایر جنبه‌های‌ زندگی‌ بشری را بطور شگفت انگیزی تحت الشعاع خود قرار داده است. ‌بیوتكنولوژی‌ مجموعه‌ای‌ از روشهای‌ علمی‌ و فنی‌ ژنتیکی میباشد كه‌ برای‌ تغییر و اصلاح ‌فراورده‌های‌ گیاهی‌ و جانوری و میكروارگانیسم‌ها در تولید داروها و هورمون ها با درجه خلوص بالا و صرف هزینه‌های‌ پایین كار برده‌ میشود.
بیوتكنولوژی‌ شامل‌ حوزه‌های‌ مشترك‌ علوم‌ مختلف است‌. تنوع‌ كاربردهای‌ بیوتكنولوژی و كارآئی‌ آن در اثر همپوشانی‌ این‌ علوم‌ با یكدیگر بسیار وسیع است. اساس مهندسی ژنتیک و یا بیوتکنولوژی به‌ معنی انتقال یک یا تعدادی از ژنهای حیوانات و گیاهانی را که حامل یک و یا صفتهایی پر اهمیت و ویژه هستند ﴿دهنده﴾ به خزانه ژنتیکی ارگانیسمی دیگر ﴿گیرنده﴾ که فاقد این صفتها است‌، میباشد. با بروز این صفتهای خاص در عوامل بیولوژیك دریافت کننده (میكروارگانیسم‌ها، یاخته‌های‌ گیاهی‌ و جانوری)‌ مقاومت این ارگانیسم‌ها در مقابل عوامل بیماریزای محیط افزایش میابد، و بدینوسیله بهره‌وری و كیفیت‌ محصولات كشاورزی و فراورده‌های گیاهی ارتقا داده میشود. لازم است این نکته‌ را خاطر نشان کرد که علم ژنتیک در حالیکه میتواند برای بشریت بسیار مفید باشد، استفاده غیرمنطقی و بدون کنترل از آن نیز میتواند عواقب بسیار خطرناکی را بدنبال داشته باشد .به همین دلیل لازم است که محافل بین المللی قوانین بسیار محکمی برای بهره گیری از این رشته علمی تدبین نمایند که از استفاده بی بند و بار از آن جلوگیری بعمل آید.

بۆ لاپه‌ڕه‌ی سه‌ره‌کی