ژنتیک: چگونه ویژگی‌های خود را از نیاکان به ارث می‌بریم؟

چه چیزی یک فرد را یگانه می‌سازد؟ بخشی از پاسخ در ژنهای ما نهفته است.

یک ژن واحد مبنایی وراثت است، وسیله ای است که به توسط آن ویژگی‌ها از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود. ژنتیک مطالعه شیوه به توارث رسیدن این ویژگی‌های زیست شناختی بشمار می‌رود. کمی بیشتر از نیمی ژنهای ما از مادر به ما می‌رسد و کمی کمتر از نیم نیز از پدر. ژنهای شما ظاهر، طرز عملکرد بدن و شیوه رشد و تحول در طول زمان را تعیین می کنند.

بیشتر ژنها در هسته سلول‌های بدن یافت می‌شوند. در هسته آنها به شکل رشته هایی نخ مانند به نام کروموزوم ساختار یافته‌اند که از مولکول‌هایی به نام دیوکسی ریبونوکلئیک اسید یا DNA ساخته شده‌اند. سلول‌های انسان شامل 23 جفت کروموزوم هستند و بدن انسان بیش از 20 هزار ژن دارد. به تمامی اطلاعات ژنتیکی در یک سازواره (ارگانیسم) ژنوم گفته می‌شود.

ژنها با ارسال دستورالعمل ها به ساختارهایی در سلولها به نام ریبوزوم، به سلولها فرمان می دهند که پروتئین های خاصی را بسازند. این امر سلولها را قادر می سازد خود را تعمیر کرده و وظایف خاصی را انجام دهند.

ریبوزومها کارخانجات پروتئین سازی سلول هستند.

DNA

دیوکسی ریبونوکلئیک اسید مولکولی است که کروموزومهای ما را می سازد. این مولکول کل دفترچه دستورالعمل های یک سازوار را شامل می شود. این مولکول به شکل یک مارپیچ مضاعف سه بعدی است. کناره های این مارپیچ نردبان مانند از قند و فسفات ساخته شده است. پله‌های این نردبان ترکیبات جفتی از چهار مولکول به نام نوکلئوتید هستند: آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین (A, C, G, T). اینها حروفی هستند که کد DNA را می‌سازند.

نحوه اتصال نوکلئوتیدها به یکدیگر

تقریبا 3 میلیارد از این حروف در ژنوم انسانی وجود دارد و آنها به صورت جفت های مختلف و در توالی های مختلف ترتیب یافته‌اند. این توالی‌ها به دستورالعمل‌هایی برای ساخت پروتئین ترجمه می‌شوند که به نوبه خود بر ویژگیهای خاص تاثیر می‌گذارند. این توالی‌ها به نام ژن شناخته می‌شوند.

بین این ژنها بخش‌های دیگر DNA وجود دارند که شامل دستورالعمل‌های ساخت پروئئین نیستند. این تکه ها DNA بدون کد (noncoding DNA) نامیده می‌شود که به سلول‌ها کمک می‌کنند اعمال دیگری انجام دهند؛ برای مثال DNA بدون کد ممکن است ژنهای ما را به بالا یا پایین برگرداند. حدود 98 تا 99 درصد DNA ما بدون کد است.

همیار DNA در انجام وظایف خود، RNA است: ریبونوکلئیک اسید که آن نیز در هر سلولی یافت می‌شود. RNA کپی هایی از توالی های DNA است که دستورالعمل های DNA را خوانده و به بیرون از هسته و به درون سلول منتقل می‌کنند. RNA برای ساخته شدن پروتئن لازم است و همچنین در برانگیختن واکنش های شیمیایی و کنترل ژنها یاری می رساند.

ساختار RNA که از روی DNA کپی برداری می شود.

بیشتر DNA در هسته قرار دارد و به نام DNA هسته ای خوانده می شود، بدین معنی که در کروموزومهای هسته قرار دارد. اما بخشی از DNA در مایع احاطه کننده هسته ها در ساختارهایی به نام میتوکوندریا یافت می شود. این DNA میتوکندریایی یا mtDNA به میتوکندری کمک می کند برای سلولها انرژی بسازند. بدین سبب است که میتوکندی ها به نام نیروگاه سلول خوانده می شوند. اما بر خلاف DNA هسته ای که از هر دو والد (پدر و مادر) می‌آید، mtDNA معمولا تنها از مادر به ارث می‌رسد.

انسان و حیوانات تا چه میزان در DNA خود شباهت دارند؟

تمامی موجودات زنده دارای DNA هستند و تمامی مولکولهای DNA حاوی توالی هایی از نوکلئوتیدهای A، C، G و  T هستند که کدهای سازنده پروتئین ها بشمار می روند. تفاوتهای میان گونه ها از ترتیب و طول این توالی های DNA ناشی می‌شود. دانشمندان این تفاوتها را با مقایسه درصد توالی های مشترک میان گونه‌ها مطالعه می‌کنند.

بین انسانها، تشابه 99.9 درصدی ژنوم وجود دارد. در نتیجه تکامل، آرایش دستورالعمل های ژنتیکی در DN ما به سایر حیوانات نیز بسیار شبیه است.

اولین نمونه حیات در کره زمین حداقل 3.77 میلیارد اسل پیش به وجود آمده است. در طول میلیاردها سال، اشکال بطور فزاینده پیچیده‌ای از حیات تکامل یافته و DNA خود را به نسل های بعدی منتقل کرده اند. گونه های حیوانی که نسیت نزدیکی به یکدیگر دارند و در نتیجه به نیاکان مشترکی نزدیک هستند، دستورالعمل های ژنتیکی مشابهی حمل می کنند. حتی اگر تفاوت ظاهری زیادی داشته باشند گونه های با نسبت نزدیک دارای ژنوم بسیار یکسان‌تری نسبت به گونه های دور از هم هستند.

برای مثال ماناتی ها (manatees) که به عنوان گاو دریایی نیز خوانده می‌شوند، پیکرهایی دارند که برای زندگی در آب تطابق یافته است. اما حتی ماناتی ها که بیشتر شبیه فک‌ها و شیرماهی ها هستند، عملا نسبت نزدیکتری با فیل ها دارند. و نزدیکترین خویشاوند فک ها و شیرماهی ها در میان حیوانات زمینی خرس ها هستند!

ماناتی ها یا گاوهای دریایی

به استثنای انسانهای مدرن (هومو ساپی ینس) تمام گونه ها در درخت خانواده انسانها مدت درازی است که منقرض شده اند. نزدیکترین خویشاوند زنده ما نخستی ها هستند – یعنی شامپانزه ها (پان تروگلو دایتس) و بونوبوها (پان پانیسکوس). تا همین اواخر دانشمندان بر این باور بودند که شمپانزه ها و انسانها 98.8 درصد ژنهای مشترک دارند. لیکن پژوهشگران اخیرا به این نتیجه رسیده اند که بخشی از DNA این موجودات را براحتی نمی توان مقایسه کرد و شباهت حدود 90 درصد به حقیقت نزدیکتر است.

حیوانات غیرنخستی نیز ژنهای مشترک زیادی با انسانها دارند. موش و انسانها هر دو پستاندار و مهره دار هستند. بطور میانگین بخشهای ژنوم انسان و موش که پروتئین ها را رمزگذاری می کنند حدود 85 درصد مشابه هم هستند. در مقام مقایسه ما 70 درصد ژنهای خود را با ماهی گورخری، موجود دیگری که در آزمایشگاهها مطالعه می شود مشترک هستیم.

گرگوآر مندل: یک نام بزرگ

زمینه ژنتیک مدرن در آزمایشات گیاهان ریشه دارد که توسط دانشمند پیشرو گرگور یوهان مندل (1822-1884) انجام پذیرفت. در 1865 مندل مطالعه ای جامع بر روی وراثت را آغاز کرد و در این راه با گیاه نخود تجاربی انجام داد. ویژگیهای فیزیکی در گیاه نخود را بسادگی می توان مشاهده کرد. برای مثال نخودها می توانند صاف یا موجدار باشند، گلها می توانند ارغوانی یا سفید باشند و گیاهان نخود کوتاه یا بلند هستند.

مندل هفت ویژگی مختلف را برای مشاهده در گیاهان انتخاب کرد. برای مطالعه نحوه وراثت این ویژگی‌ها، او با انتقال گرده میان گیاهان نخود رگه‌های مختلط (هیبرید) با ویژگی‌های مختلف ایجاد کرد. سپس این امر را تحت مشاهده قرار داد که کدام ویژگی‌ها در رگه های مختلط به نسل بعدی گیاهان منتقل شده و کدامیک به ارث نرسیده یا در نسل های متوالی مشاهده نمی شوند.

در آن زمان بیشتر دانشمندان بر این باور بودند که ویژگی های فرزندان ترکیبی از ویژگی های والدین آنها هستند. بنابراین با این منطق گیاهان دارای گلهای ارغوانی روشن که با گیاهان گل سفید آمیزش می یابند گیاهان مختلطی با گلهای بنفش تولید خواهند کرد. به عبارت دیگر رگه های هر والد وزن یکسانی در تعریف ویژگی های فرزندان خواهند داشت.

آزمایشات مندل حقیقت دیگری را ثابت کرد. او نشان داد که برخی ویژگی ها غالب هستند و دستورالعمل های ژنتیکی دیگر را بی اثر می کنند. اگر تنها یک والد دارای ویژگی غالب باشد، مانند گلهیا ارغوانی، فرزند آنان نیز این ویژگی را خواهد داشت. در مقام مقایسه ویژگی مغلوب تنها در صورتی به فرزند به ارث خواهد رسید که هر دو والد دارای آن باشند.

مندل نه سال بر روی پروژه مطالعات گیاهان نخود وقت صرف کرد. او حدود 28 هزار گیاه نخود را پرورش داد و بدقت مشاهده کرد. او رگه های مختلطی ایجاد کرد که ویژگی های مختلفی در آنها ترکیب شده بود. الگوی ویژگی های غالب و مغلوب در تمام مشخصات مورد آزمایش مندل کاربرد یافته بود.

در حالی که دستاوردهای علمی مندل در زمان زندگی اش بدرستی شناخته نشد، امروزه او را پدر علم ژنتیک می دانند. پژوهش های او دیدگاه ساده ای از نحوه وراثت ویژگی ها ارائه داد. از آن زمان زمینه ژنتیک سازوکارهای پیچیده ای را برملا ساخته است که ویژگی ها را کنترل می کنند از جمله تاثیری که محیط یک سازواره بر او می گذارد.

چگونه DNA تبار شما را بر ملا می سازد؟

آزمایش تبار ژنتیکی که به عنوان دودمان شناسی ژنتیکی نیز نامیده می شود روشی برای ردیابی تاریخچه خانوادگی از طریق DNA است. در طول زمان، تغییرات ژنتیکی در گروههایی از افراد روی می دهد. این تغییرات به نسل های بعدی منتقل شده و در آن مناطق جغرافیایی ماهیتی منحصر بفرد دارند. دارا بودن یک واریته در DNA شما به این معنا است که نیاکان شما از ناحیه جغرفیایی آمده اند که این واریته در آنجا غالب است.

کیت های تجاری موجود می توانند در شناسایی نیاکان وراثتی فرد کمک کنند. کاربران DNA خود را در نمونه بزاق خود به آزمایشگاهها تحویل می دهند که با نمونه DNA در پایگاههای داده بزرگ مقایسه می شود. تغییرات ژنتیکی در کروموزوم Y، کروموزوم جنسی جنس نر جیتجو می شود تا نیاکان سمت پدری مشخص شود. همچنین آزمایشگران ممکن است به جستجوی تطابق با DNA میتوکندریایی بپردازند که مشخص کننده نیاکان مادری است. سایر آزمونها به مطالعه واریته هایی به نام پلی مریزم تک نوکلئوتیدی (SNP) که عبارت است تفاوت ها در یک حرف یک ژن معین است و در نتیجه در کل ژنوم روی می دهد. حتی DNA ها می توانند بگویند آیا در میان نیاکان خود یک نئاندرتال داشته اید یا نه. نئاندرتالها نزدیکترین خویشاوند انسان هوشمند هستند که حدود 40 هزار سال پیش منقرض شده اند. اما هزاران سال پیش نئاندرتالها با هوموساپی ینس ها در بخش هایی از اروپا و آسیا امتزاج نموده اند. در انسانهای این نواحی ردپایی از ژن های نئاندرتالها دیده می شود.

ژنها تنها بخشی از خصوصیات ظاهری فرد را شکل می‌دهند. محیط، سبک زندگی و سایر عوامل نیز بر سلامتی کلی و ظاهر افراد و تمایز میان آنها تاثیر می گذارند.

https://www.livescience.com/health/genetics/genetics-how-do-we-inherit-traits-from-our-ancestors

برنارد ریمان، آفریدگار هندسه نا اقلیدسی

برنارد ریمان را همراه با لئونارد اویلر و کارل فردریش گاوس، سه ابر ریاضیدان تمامی اعصار می دانند. این سه تن به تنهایی آفریننده دنیای نو بشمار آلمی روند، ابرمردانی که با نبوغ و پشتکار شگفت آور خود زیربنای پیشرفت علوم و فناوری در قرنهای آتی را پی ریختند.

ریمان در 17 سپتامبر 1826 در هانوفر آلمان بدنیا آمد. او اصول هندسه نوینی را پی ریخت که متفاوت از اصول دیرپا و مسلط هندسه اقلیدسی بود و تنها بر اساس این هندسه نوین بود که آلبرت اینشتاین در ابتدای قرن بیستم نظریه نسبیت خود را بنا نهاده و عالم فیزیک را متحول ساخت.  او سهمی متعالی در توسعه نظریه توابع، آنالیز مختلط و نظریه اعداد دارد.

ریمان در یک خانواده فقیر از پدری که کشیش لوتری بود بدنیا آمد و در تمامی زندگی خود فردی خجالتی و درون گرا بود. مایه خوشبختی بود که یک معلم مدرسه نبوغ و توانایی نادر او در ریاضیات را تشخیص داده و چند کتاب درباره ریاضیات پیشرفته از جمله نظریه اعداد آدرین ماری لژاندر (1830) را در اختیار او قرار داد. ریمان این کتاب دشوار را در عرض یک هفته خواند و بر آن تسلط کامل یافت. او در فاصله سالهای 1846 تا 1847 در دانشگاه گوتینگن  و 1849 تا 1851 در دانشگاه برلین به مطالعه ریاضیات پرداخت. تا سال 1859 او از طریق مشاغلی با درآمد کم روزگار می گذرانید و در عین حال مسیر خود به سمت تخصص دانشگاهی را طی می‌کرد تا اینکه در این سال به سمت استاد تمامی رسید و برای نخستین بار در طول زندگانی خود تا اندازه ای به امنیت مالی دست یافت. لیکن در 1862 مدتی کوتاه پس از ازدواجش با الیزه کخ، با ابتلا به سل بشدت بیمار شد. مسافرتهای متوالی او به ایتالیا در جهت کند کردن روند رشد بیماری موثر نبود و در نهایت او در 1866 دار فانی را وداع گفت.

بازدیدهای او از ایتالیا نقش مهمی در پیشرفت ریاضیات مدرن در آن سامان داشت. بیماری سخت باعث شد ریمان نتواند تمامی آثارش را به چاپ رساند و برخی از درخشان ترین کارهای او پس از مرگش منتشر شدند، بویژه اولین نسخه مجموعه آثار ریاضی او که توسط ریچارد ددکیند و هاینریش وبر ویراستاری شد.

 تاثیر ریمان بر ریاضیات در ابتدا بدرستی درک نشد. گوتینگن دانشگاه کوچکی بود و ریمان نیز سخنران توانایی بشمار نمی رفت. بدتر از همه اینکه بسیاری از بهترین دانشجویان او در سنین جواین مردند. درک و فهم مقالات اندک ا دشوار بود ولی آثار او بالاخره توجه برخی از بزرگترین ریاضیدانان آلمان بویژه دوست او ددکیند و رقیبش کارل وایراشتراوس را بخود جلب کرد. شیوه درخشان تفکر مفهومی او باعث حیرت ریاضیدانان معاصرش گردید و دانشمندانی چون فلیکس کلاین و دیوید هیلبرت به ارزش کارهای او پی بردند.

ریمان در سال 1854 با ارائه مفهوم هندسه نااقلیدسی بذر تحولی بزرگ در ریاضیات مدرن را بنا نهاد. او نشان داد که اجزای بنیادین هندسه، فضایی از نقاط (به نام مانیفولد) و روشی برای اندازه گیری فواصل در طول منحنی ها در فضا هستند. او نشان داد که فضا لازم نیست یک فضای سه بعدی معمولی اقلیدسی باشد و می تواند هر تعداد بعد دلخواه داشته باشد. در نهایت این مفهوم به پیدایش ایده فضا-زمان انجامید که زیربنای نظریه نسبیت عام اینشتاین بشمار می رود.

در هندسه نا اقلیدسی مجموع زوایای داخلی مثلث می تواند کمتر یا بیشتر از 180 درجه باشد.

در مکانیک کلاسیک نیوتنی، گرانش عبارت از جاذبه میان دو جرم است. در حالی که در مکانیک نسبیتی اینشتاین گرانش حاصل انحنای فضا-زمان در اثر جرم است. خمیدگی فضا-زمان در اثر جرم را می توان با قرار دادن یک گلوله فلزی سنگین بر وسط یک تشک پلاستیکی که از گوشه ها مهار شده تشبیه کرد. این خمیدگی باعث می شود اجرام کوچکتر مجبور به پیروی از این انحنا شوند، پدیده ای که به صورت گردش سیارات به دور ستاره پرجرم تر مرکزی خود را نشان می دهد.

مطابق نظریه نسبیت عام فضا-زمان چهاربعدی در مجاورت جرم انحنا می یابد و اجرام کوچکتر در حرکت را مجبور به حرکت در مسیری منحنی می نماید، اثری که از آن به عنوان گرانش تعبیر می شود.

بدین ترتیب ریمان با نبوغ بی نظیر خود زیربنای ابداع یکی از درخشان ترین نظریات فیزیک را پی ریخت. او در طول عمر کوتاه و پربار خود، آینده ریاضیات و فیزیک مدرن را ترسیم کرد. آینده ای که یک ابر دانشمند دیگر به تحقق آن کمک کرد: پرفسور مریم میرزاخانی...

پرفسور مریم میرزاخانی: نخستین ابر ریاضیدان قرن بیست و یکم. درک اهمیت کارهای او در ریاضیات مدرن نیاز به دانش بالایی از هندسه دیفرانسیل نا اقلیدسی دارد.

منبع: دایره المعارف بریتانیکا و سایر منابع اینترنتی معتبر.

ابتذال چیست؟ ریشه آن کدام است؟

در یک نمایشگاه هنری (!)، یک موز چسبانده شده به دیوار با چسب نواری، به قیمت 6.2 میلیون دلار به فروش رفت! خالق (!) این اثر ماریتزیو کاتلان ایتالیایی بود. تاریخ این خبر 21 نوامبر 2024 است.

ابتذال مفهوم پیچیده ای است. در تعریف آن حتی دو نفر را شاید نتوان هم عقیده یافت. به نظر من ابتذال محصول دنیای پسا مدرن است. جایی که کسب و کارهایی غیرواقعی و انگلی سرمایه مفت و مسلم و فراوانی را نصیب افرادی می کند که نمی دانند چگونه آن را خرج کنند.

نام و هویت خریدار نیز جالب توجه است: جاستین سان خالق پلتفرم ارز دیجیتال TRON. جریان سرمایه دنیای نوین که میلیاردها نفر را به وسوسه کسب درآمد بدون کار و تلاشی که در خور آن است، انداخته است.

در دنیای امروزین ردپای ابتذال را در همه جا از موسیقی تا نقاشی، مد لباس و الگوهای فرهنگی می توان دید. گویا دنیایی که در آن یک هنرمند با خلق آثار خیره کننده و روح نواز شناخته می شد دیگر در زیر غبار تاریخ مدفون شده است.

اتم‌ها از کجا آمده‌اند؟

دانستن منشا اتم‌ها یکی از پرسش‌های بنیادین فیزیک است، زیرا هر جسم دارای جرم از اتمها ساخته شده است.

جستجوی پاسخ این پرسش نیاز به دانش فیزیکی عالی دارد و تازه در این حالت، فیزیکدانان تنها می‌توانند حدسهایی درباره آن ارائه کنند.

اتم چیست؟

یک اتم از مرکزی سنگین به نام هسته تشکیل شده که خود از ذراتی به نام پروتون و نوترون ساخته شده است. یک اتم دارای ذرات سبکتری به نام الکترون است که به دور هسته می گردند. الکترونها دارای یک واحد بار منفی هستند در حالی که پروتونها یک واحد بار مثبت داشته و نوترونها فاقد بار هستند. تعداد پروتونها و الکترونهای یک اتم عادی برابر است بنابراین اتم در حالت عادی فاقد بار است.

[البته این یک مدل برای تشریح ساختار اتم است. اتمها قابل مشاهده مستقیم نیستند زیرا بسیار کوچکند. اما شواهد بیشماری برای معتبر دانستن این مدل وجود دارد. در سالیان اخیر برخی فنون تصویربرداری به تهیه تصویر مستقیم شبکه بلوری فلزات متشکل از اتمهایی که در مکان های ثابت و دقیقی قرار گرفته اند کمک کرده است. به تصویر زیر مراجعه شود – مترجم اصغر ناصری]

 

تصویری که دانشمندان دانشگاه کورنل با استفاده از نوع خاصی تصویربرداری به کمک میکروسکوپ الکترونی از شبکه بلوری مولکول Praseodymium orthoscandate (PrScO₃) با بزرگنمایی 100 میلیون برابر تهیه کرده اند. منبع:

https://www.sciencealert.com/this-stunning-image-is-the-highest-resolution-weve-ever-seen-atoms

هم اکنون بیشتر اتمهای موجود در جهان از دو نوع ساده ترین آنها تشکیل شده اند: هیدروژن که تنها یک پروتون در هسته و یک الکترون در مدار خود دارد و هلیم که دارای دو پروتون، دو نوترون و دو الکترون است.

نخستین اتمها از کجا آمده اند؟

بیشتر هیدروژن و هلیوم سازنده دنیا حدود 400 هزار سال پس از مهبانگ (Big Bang) بوجود آمده اند، واقعه ای که به باور دانشمندان در 14 میلیارد سال پیش عالم را پدید آورد. در زمان پیدایش اتمهای هیدروژن و هلیوم دنیا 1000 بار کوچکتر از اندازه امروزین خود بود. در آن زمان دمای کلی عالم به میلیاردها درجه سلسیوس بالغ می شد و الکترونها پر انرژی تر از آن بودند که در مدارهایی به دور اتمها مستقر شوند. طی فرایند بازترکیب (recombination) دمای عالم به حدود 2760 درجه سلسیوس افت کرد و آنگاه بیشتر اتمهای هیدروژن و هلیوم شکل گرفتند.

البته هسته های هلیوم و دوتریوم (شکل سنگین تری از هیدروژن که یک پروتون و یک نوترون در هسته خودد دارد) تنها چند دقیقه پس از مهبانگ بوجود آمدند، زمانی که دمای جهان بالای 556 میلیون درجه سلسیوس بود. پروتونها و نوترونها تنها در این دماهای بسیار بالا می توانستند با هم برخورد کرده و تشکیل هسته دهند. دانشمندان بر این باورند که تقریبا تمامی ماده معمولی در جهان از حدود 90 درصد اتمهای هیدروژن و 8 درصد اتمهای هلیوم تشکیل شده است.

اتمهای سنگین تر از کجا آمده اند؟

بنابراین اتمهای هیدروژن و هلیوم در طی مرحله بازترکیب و زمانی بوجود آمدند که دمای پایین تر عالم، امکان قرار گرفتن الکترونها در مدارهای پایدار را فراهم ساخت. اما در روی زمین اتمهای بسیار سنگین تری نیز وجود دارند. اما آنها از کجا آمده اند؟

پاسخ شگفت این است که اتمهای سنگین تر در ستاره ها شکل گرفته اند. برای اینکه اتمهایی با تعداد پروتون و نوترون بسیار بیشتر شکل بگیرند احتیاج به برخوردهایی هست که تنها در مکانهای بسیار داغ جهان می تواند روی دهد. انرژی مورد نیاز برای شکل گرفتن یک هسته سنگین تر باید آنقدر زیاد باشد که بر نیروی رانش الکتریکی بین پروتونهای با بار مثبت غلبه کند. بین پروتونها و نوترونها نوعی جاذبه بسیار قدرتمند نیز وجود دارد که وقتی آنها بسیار به هم نزدیک شدند رخ می نماید. این خاصیت به نیروی قوی موسوم است و فرایند جوش خوردن پروتونها و نوترونها نیز همجوشی یا فیوژن نام دارد. دانشمندان بر این باورند که بیشتر عناصر سنگین تر از کربن تا آهن در ستارگانی سنگین تر از خورشید ما شکل گرفته اند که دمای مرکز آنها می تواند از 556 میلیون درجه سلسیوس فراتر رود، یعنی دمایی که هنگام نوزادی جهان، زمانی که تنها چند دقیقه از عمرش می گذشت وجود داشته است.

اما حتی در ستارگان بسیار داغ، هسته مرکزی ستاره پس از اینکه سوخت هیدروژن آن به پایان رسید فرو ریزش می کند (رمبش گرانشی). در طی انفجار بسیار عظیمی که به دنبال این رمبش می آید، عناصری سنگینتر از آهن نیز ممکن است تشکیل شده و به سوی عرصه کیهان پرتاب شوند.

ستاره شناسان هنوز در جستجوی علت دقیق فرایندهای ستاره ای شگفت آوری هستند که تشکیل اتمهای بزرگتر را امکان پذیر می‌سازند. برای مثال برخورد ستارگان نوترونی می تواند مقادیر سترگی انرژی آزاد سازد و به پیدایش عناصری مانند طلا بیانجامد. برخی از جسیم ترین ستارگان در مسیر تبدیل به سیاهچاله عناصری بسیار سنگین تولید می کنند.

درک نحوه پیدایش اتمها نیاز به دانستن مقداری نسبیت عام و نیز مقداری فیزیک هسته ای، ذره ای و اتمی دارد. در اینجا یکی از رازهای سر به مهر جهان هستی قد علم می کند: چیزهای دیگری در جهان بیکران وجود دارند که بنظر می رسد از اتمهای عادی ساخته نشده اند. این به اصطلاح "ماده تاریک" هنوز یکی از چالش برانگیزترین رازهای علمی است که در برابر ما قرار دارد.

https://www.livescience.com/physics-mathematics/where-do-atoms-come-from-a-physicist-explains

پیری: با گذشت عمر چه اتفاقی برای بدن می افتد؟

پیری فرآیند گذر عمر است. در زیست‌شناسی، پیری به این معنی است که چگونه سلول‌های بدن ما به مرور زمان فرسوده شده یا آسیب می‌بینند. آنها دیگر مانند گذشته کار نمی‌کنند.

برخی از نشانه‌های قابل مشاهده پیری شامل پوست چروکیده؛ موهای خاکستری یا سفید؛ و لکه‌های تیره، به نام لکه‌های پیری، روی دست‌ها و صورت است. اما پیری بر هر قسمت از بدن، از جمله قسمت‌های داخلی که از بیرون نمی‌توانیم ببینیم، تأثیر می‌گذارد. عملکرد اندام‌ها و بافت‌ها، توانایی‌های جسمی و ظرفیت ذهنی، همگی با افزایش سن تغییر می‌کنند.

برخی از محققان می‌گویند که پیری حتی قبل از تولد، زمانی که اولین سلول‌های جنین در رحم تشکیل می‌شوند، شروع می‌شود. در کودکان و افراد جوان، سلول‌های آسیب دیده یا در حال مرگ معمولاً خیلی سریع جایگزین می‌شوند. با این حال، با افزایش سن، بدن آنها زمان بیشتری برای ترمیم یا جایگزینی آن سلول‌های ناکارآمد نیاز دارد. سرعت پیری و نحوه تغییر آن در بدن و مغز می‌تواند از فردی به فرد دیگر بسیار متفاوت باشد.

پنج واقعیت مفید و مختصر در مورد پیری

·       با افزایش سن بعضی از مردان ، ابروهایشان طولانی تر و  پرپشت تر می شوند. مردان مسن نیز ممکن است شروع به رشد موهای بلند روی گوش و در بینی خود کنند. این امر به این دلیل است که هورمونهای خاصی در مردان با افزایش سن افزایش می یابند و رشد غیرمعمول مو را تحریک می کنند.

·       برخی از افراد "ابرجوان" هستند و این بدان معنی است که مغز آنها آهسته تر از حد متوسط پیر می شود. مغز افراد ابرجوان در دهه 80 خود شبیه به افرادی است که ده ها سال جوان تر هستند.

·       تصور می شد که قدیمی ترین فرد جهان ژان کالمنت ، یک زن فرانسوی است که 122 سال و 164 روز زندگی کرد. اما این موضوع مورد مناقشه است ، زیرا برخی فکر می کنند سوابق سنی کالمنت جعلی بوده است.

·       مردم غالباً با پیر شدن "کوچک می شوند". بین سنین 30 تا 70 سال ، طبیعی است که حدود 12 تا 25 سانتی متر ارتفاع از دست بدهند.

·       دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که یک انسان در شرایط ایده آل چه مدت زندگی می کند. برخی می گویند 150 سال عمر محدودیت مطلق است ، در حالی که برخی دیگر فکر می کنند انسان می تواند بیشتر نیز عمر کند.

چه عواملی باعث پیری می شود؟

تمام سلولهای بدن سرانجام تجزیه می شوند و می میرند. با گذشت سالها و دهه ، سلول ها آهسته تر تقسیم شده و کارآمدتر می‌شوند. غشای سلولها سفت می شوند ، که بر جریان مواد مغذی و اکسیژن و همچنین حذف دی اکسید کربن ، یک محصول زائد، تأثیر می‌گذارد. ترمیم قطعات آسیب دیده بدن بیشتر طول می کشد ، و اندام ها به همان اندازه سابق کار نمی کنند.

آنچه ما "پیری" می نامیم بیشتر در اثر آسیب به سلول ها و مولکول ها مانند DNA در بدن به مرور زمان ایجاد می شود.

 

بنا به گفته سازمان جهانی بهداشت جامعه ای که حدود 14 درصد افراد آن بالای 65 سال سن داشته باشند، یک جامعه پیر محسوب می شود. هنگ کنگ با 20 درصد افراد بالای 65 سال یک جامعه ابر پیر است.

برخی از علائم پیری می تواند نحوه نگاه ما را تغییر دهد. غضروف ، ماده انعطاف پذیر که گوش و بینی ما را شکل می دهد ، با افزایش سن ، نرم و نرمتر می شود. این باعث می شود بینی و گوش افراد مسن بزرگتر از افراد جوانتر به نظر برسد. کاهش توده عضلانی و استخوان در بدن های قدیمی تر ، هم قدرت و هم قد را کاهش می دهد.

در مغز پیر ، میلین - ماده ای چرب که الیاف عصبی را در بر می گیرد - از بین می رود. در نتیجه ، ارتباط بین سلولهای مغزی به نام نورونها تجزیه می شود. این امر می تواند بازیابی خاطرات یا ساختن موارد جدید را برای افراد مسن سخت تر کند.

چرا پوست با افزایش سن ، چروکیده می شود؟

با بزرگتر شدن افراد ، یکی از بارزترین تغییرات در پوست آنها روی می دهد. چین و چروک ها به خصوص در اطراف چشم ، دهان و پیشانی رشد کرده و عمیق می شوند. پوست کشیده تر می شود. شروع به چسبیدن و ایجاد چین و چروک می کند ، به خصوص روی صورت ، گردن و بازوها.

پوست قدیمی تر از پوست جوان تر خشک تر است. درمیس یا لایه میانی پوست، نازک تر می شود. در درمیس ، شبکه ای از الیاف باعث می‌شود که پوست جوان کشیده شود ، اما با گذشت زمان ، این شبکه از الیاف شل تر می شود. سطح پوست به اندازه گذشته صاف نیست و چین و شکن هایی شکل می گیرد.

علاوه بر پیری ، عادات خاصی می توانند چین و چروک ها را زودتر یا سریعتر شکل دهند. به عنوان مثال ، آلودگی ، سیگار و سیگارهای الکترونیکی (ویپ ها) حاوی سمومی است که پوست را کم آب می کند و به رگ های خونی که اکسیژن را به سلول های پوستی منتقل می کنند ، آسیب می رسانند. این می تواند منجر به چین و چروک و علائم دیگر پیری در پوست شود.

قرار گرفتن در معرض آفتاب همچنین می تواند پروتئینی به نام کلاژن را در پوست تجزیه کند و باعث ایجاد چین و چروک شود ، به خصوص در افرادی که پوست سبک تری دارند که به راحتی می سوزند. خورشید نوع مضری از تابش به نام نور ماوراء بنفش یا اشعه ماوراء بنفش را آزاد می کند و هنگامی که اشعه ماوراء بنفش باعث می شود پوست سریعتر از آنچه لازم است پیر شود ، به عنوان "پیری تصویری" شناخته می شود.

چرا شنیدن و بینایی با افزایش سن بدتر می شود؟

شنیدن و بینایی طبیعی است که با افزایش سن تا حدودی تغییر کند. ژنتیک ، بیماری و عوامل محیطی می توانند سرعت پیرشدن را افزایش دهند. کاهش چشمگیر یا ناگهانی شنوایی یا بینایی می تواند نشانه ای از یک مشکل جدی تر باشد و باید توسط پزشک معاینه شود.

شایع ترین نوع کاهش شنوایی مربوط به سن ، presbycusis  نامیده می شود. این به تدریج در هر دو گوش اتفاق می افتد و ناشی از آسیب به گوش داخلی است که حاوی سلولهای مهم برای شنوایی است.

در حلزون گوش، - یک ساختار پر شده از سیال در گوش داخلی- موهای ریز به هدایت صدا کمک می کنند. این موها به مرور زمان از  بین می روند. سرانجام ، آنها دیگر بازسازی نمی شوند ، که به نوبه خود ، شنوایی را بدتر می کند. سایش طبیعی و پارگی پرده صماخ گوش یا استخوان های کوچک در گوش میانی می تواند با ایجاد اختلال در هدایت صدا درون حلزون ، شنوایی را بدتر کند. موم گوش نیز با افزایش سن چسبناک تر می شود ، که می تواند کانال گوش را مسدود کرده و شنیدن اصوات را سخت تر کند.

بینایی همچنین با افزایش سن بدتر می شود. چشم ها بعد از 40 سالگی به دلیل تغییر در غده هایی که باعث ایجاد اشک می شوند اشک کمتری ایجاد می کنند. بعلاوه ، عضلات چشم را به طور کامل مانند گذشته نمی چرخانند ، و این باعث کاهش دید پیرامونی افراد می شود (بخشی از بینایی که به شما امکان می دهد طرفین را ببینید).

پدهای چربی که مانند ضربه گیر برای چشم ها عمل می کنند مسطح شده و باعث می شود که چشم ها به داخل فرو روند. مردمکها که برای کنترل میزان ورود نور به چشم، گسترش یا منقبض می شوند، آهسته تر واکنش نشان می دهند. عدسی چشم ، که نور را متمرکز می کند، انعطاف پذیری را از دست می دهند. این می تواند باعث Presbyopia یا مشکل در تمرکز روی اشیاء نزدیک شود. از آنجا که پروتئین های موجود در عدسی چشم در حال تجزیه هستند ، عدسی زرد می شود و ممکن است کدر شود ، وضعیتی که آب مروارید نامیده می شود.

آیا پیری بعد از سن مشخص سرعت می یابد؟

اگرچه پیری در سراسر عمر انسان اتفاق می افتد، سرعت آن متفاوت است. در بعضی مواقع ، به نظر می رسد رشد پیری سرعتی انفجاری می یابد.

در سال 2019 ، دانشمندان با دیدن چگونگی تغییر مواد در خون افراد با افزایش سن ، میزان پیری را ردیابی کردند. محققان نمونه خون را از 4200 نفر در سنین 18 تا 95 سال جمع آوری کردند و سپس از پروتئین های خون برای نقشه برداری از بدنهای در حال پیر شدن استفاده کردند. به طور متوسط ، پیری در سه مقطع مختلف به طور قابل توجهی سرعت یافت: در حدود 34 ، 60 و 78 سالگی.

چند سال بعد ، تیم دیگری از دانشمندان با جستجوی مولکولهای دیگری در بدن انسان ، میزان پیری را ردیابی کردند. آنها همچنین تغییرات در میکروبیوم انسانی را ( جامعه باکتری ها ، قارچ ها و ویروس هایی که در بدن ما ساکن هستند) بررسی کردند. این محققان دریافتند که سرعت پیری در دو بار به اوج رسیده است: حدود 44 سال و حدود 60 سال. تصور می شود این تغییرات بر سلامت کلی تأثیر می گذارد. در هر دو این نقاط عطف ، مولکول های مرتبط با بیماری ناشی از قلب تغییرات قابل توجهی را نشان دادند. وقتی مردم وارد دهه 60 خود می شوند ، تغییر حتی چشمگیرتر است. در حدود 60 سالگی ، سیستم ایمنی بدن به سرعت تضعیف می شود و اثربخشی آن در مبارزه با عفونت و بیماری کمتر می شود.

تحقیقات دیگر نشان داده است که در حدود 60 سالگی ، افراد قدرت و توده عضلانی را از دست می دهند. لوله هایی که خون از طریق آنها حرکت می کند سخت تر شده، و قلب برای پمپاژ خون باید بیشتر کار کند. عضلات قلب تغییر می کند ، و قلب به همان سرعتی که در طول ورزش می زد ضربان نخواهد داشت. این امر، خطر فشار خون بالا را ایجاد می کند که می تواند باعث آسیب و مشکلات سلامتی شود.

آیا راهی برای معکوس یا متوقف کردن پیری وجود دارد؟

همه سلولها پیر شده و می میرند ، و به طور کامل نمی توان از پیری جلوگیری کرده یا آن را متوقف ساخت. اما برخی از جنبه های پیری را می توان کند کرد. برای بسیاری از افراد ، برخی از انتخاب های سبک زندگی به تأخیر یا جلوگیری از برخی از انواع آسیب ها و بیماری های مرتبط با افزایش سن کمک می کند.

ورزشهای هوازی، مانند دویدن و شنا، باعث افزایش سلامتی در سنین بالا می شوند. ورزش چندین بار در هفته ممکن است به جلوگیری از حملات قلبی و سکته مغزی کمک کند. ورزش منظم همچنین می تواند به جلوگیری از دیابت نوع 2 کمک کند ، شرایطی که در آن قند بیش از حد در خون فرد متمرکز می شود. تمرینات قدرتی باعث ایجاد توده عضلانی و کاهش احساس ضعف می شود و ثبات و تعادل را بهبود می بخشد ، همه این موارد می تواند از افت تهدید کننده سلامتی جلوگیری کند. خوردن غذاهای سالم مانند سبزیجات،  غلات کامل و پروتئین های سبک با سلامتی بهتر و افزایش طول عمر مرتبط است.

برخی از مردم بر این باورند که می توانند با ترفندهای مختلف مانند تزریق خون جوانان در رگهای خود، پیری را درمان کنند. با این حال ، هیچگونه شواهد علمی برای پشتیبانی از این ایده وجود ندارد. از سوی دیگر، دانشمندان در حال مطالعه مولکول ها ، داروها و واکسن هایی هستند که می توانند به کند شدن روند پیری یا معکوس شدن برخی از اثرات پیری کمک کنند. اما این ایده ها هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارند.

منبع:

https://www.livescience.com/health/ageing/aging-what-happens-to-the-body-as-it-gets-older