سلول

دانشمندان تعریف مشخصی از موجود زنده ارائه داده‌اند. اگر موجودی دارای ویژگی‌های تعریفی آنها باشد می‌گوییم آن موجود، زنده است یا حیات دارد. بر طبق این تعریف از حیات، سیاره‌ی زمین سرشار از زندگی است. موجودات زنده انواع مختلفی دارند، مثل درخت‌ها، ماهی‌ها، پرندگان، خزندگان، و حشرات. از نظر ابعادی تنوع وسیعی بین موجودات ذی‌حیات وجود دارد و برخی از آنها از بس ریزند به چشم نمی‌آیند. اما همه‌ی این موجودات واجد ویژگی‌های مشترکی هستند که در تعریف موجود زنده می‌گنجد. در راستای خصوصیات مشترک تعریفی موجودات زنده، تشابهاتی بین آنها وجود دارد. مثلاً اندام‌های این موجودات متشکل از واحدهای ساختمانی‌ای است که نام سلول یا یاخته را به آنها داده‌ایم.

دانشمندان بر این باورند که حیات بر روی زمین از تک سلولی‌های اولیه‌ای آغاز شد. این تک سلولی‌ها در فرایند تکامل حیات بر روی زمین ضمن تکثیر، دچار تغییرات فیزیولوژیکی گردیدند در حالی که دارای زندگی اجتماعی هم بودند. زندگی اجتماعی آنها بالتبع در طول زمان نوعی تقسیم وظایف را در بین آنها حاکم می‌کرد ضمن این‌که سلول‌ها بر حسب کارکرد و متناسب با وظایف خود تغییر شکل می‌دادند. در یک کولونی از سلول‌های متفاوت، سلول‌های متفاوت کارهای متفاوت انجام می‌دادند تا کل کولونی محفوظ بماند و رشد کند و همه‌ی تک سلولی‌ها از نتایج کار هم‌دیگر منتفع شوند. چنین کولونی‌هایی در طی تغییر و تکامل و توده شدگی کم‌کم به شکل جانوران پرسلولی در آمدند که در بدن هر کدام هر دسته سلول وظیفه‌ی خاصی به عهده دارد تا کل بدن جانور پرسلولی محافظت شده و رشد کند که این به نفع تک‌تک سلول‌هاست. شواهد زیست‌شناسی چندی در زندگی جمعی جانوران آغازی مشاهده می‌شود که مؤید این نظریه است. پس هر یاخته را می‌توان به نوعی یک موجود زنده‌ی مستقل محسوب نمود.

تا سی‌صد و اندی سال قبل، کسی خبر نداشت که بدن موجودات زنده از سلول‌های ساختمانی تشکیل شده است. اغلب یاخته‌ها آن‌قدر ریزند که نمی‌توان آنها را با چشم غیر مسلح دید. سلول‌های معمولی قطری در حدود یک پنجاهم میلیمتر دارند. در اوایل قرن هفدهم میلادی آنتوان فون لوفن هوک میکروسکوپی نسبتآ پرقدرت با یزرگنمایی سی‌صد ساخت. این به این معنا بود که ابعاد اشیاء از پشت آن تلسکوپ سی‌صد بار بزرگ‌تر به چشم انسان می‌آمد. به عبارتی مثل این بود که سلول‌های معمولی فوق الذکر اکنون گویا ابعادی در حدود شش میلیمتر دارند. این، تحول بزرگی در نفوذ انسان به دنیای ذره‌ها و باخته‌ها بود و او را قادر می‌ساخت مطالعات گسترده‌ای در دنیای سلول‌ها داشته باشد. وقتی هوک قطره‌ای آب را در زیر میکروسکوپش دید مشاهده کرد موجودات ریز فراوانی درون آن شناورند. و هنگامی که قطره‌ای خون را به این صورت دید موجودات قرمز نعلبکی شکل زیادی را درون آن شناور دید. بر تکه ای پوست در زیر میکروسکوپش سوراخ‌ها و منفذهای بی‌شماری دید. او نخستین کسی بود که یاخته‌های ریز را تماشا می‌نمود. پس از این مشاهدات، دانشمندان دریافتند که ساختمان موجودات زنده متشکل از واحدهایی ساختاری است که نام سلول را به آن دادند.
همان‌طور که اشاره کردیم ساده‌ترین موجودات زنده بدنی تک سلولی دارند. به این جانداران نام میکروب داده شده است. این موجودات تک سلولی همه جا، در آب و هوا و زمین و بدن جانداران دیگر و ...، وجود دارند. برخی از انواع آنها حتی در سرمای شدید قطبی زندگی می‌کنند و بسیاری در گرماهای شدید استوایی زیست می‌کنند. این موجودات تک‌یاخته‌ای تمام ویژگی‌های موجود زنده را دارا هستند و گاهی از قابلیت‌هایی بیشتر نیز برخوردارند، می‌توانند غذاسازی کنند یا به شکار طعمه‌ی غذایی خود بپردازند، می‌توانند مواد زائد را از بدن خود دفع کنند، رشد می‌کنند و در برابر محرک‌های خارجی عکس العمل نشان می‌دهند و از خود دفاع می‌کنند. تک‌یاخته‌ای‌ها با تکثیر شدن به تولید مثل می‌پردازند، یعنی در موقع مناسب هر کدام دو نیم می‌شوند و هر نیمه به یک تک‌یاخته‌ای کامل بدل می‌شود. بسیاری از تغییراتی که بر روی زمین حادث می‌شود در نتیجه‌ی فعالیت تک‌یاخته‌ای‌هاست. میکروب‌ها از جانوران و گیاهان مرده تغذیه می‌کنند و اجساد آنها را متلاشی و به خاک تبدیل می‌کنند و به این ترتیب نقش عمده‌ای در چرخه‌ی حیات بازی می‌کنند. میکروب‌های هوازی روی مواد خوراکی می‌نشینند و با تغذیه از آنها باعث فساد آنها می‌شوند. میکروب‌هایی هستند که بر منافذ ایجاد شده بر پوست جانداران نشسته و باعث عفونت آنها می‌شوند یا این‌که در محل تجمع خود التهاب ایجاد می‌نمایند. البته میکروب‌هایی نیز وجود دارند که نتیجه‌ی عملشان برای بشر مفید است.
انسان به طور معمولی قادر به دیدن میکروب‌ها نیست و بیشتر جاندارانی که در اطراف خویش ملاحظه می‌کند جانداران پرسلولی هستند. گیاهان و جانورانِ حتی کوچک دارای بدن‌های متشکل از میلیون‌ها یاخته می‌باشند. میلیاردها سلول بدن خودِ انسان را تشکیل داده است. همان‌طور که گفتیم در بدن جانداران کارهای لازم بین گروه‌های انواع مختلف سلول‌ها تقسیم شده است که در هماهنگی با یک‌دیگر به انجام وظیفه مشغولند. مثلاً گروهی از سلول‌ها نقش حفاظتی را بازی می‌کنند، و یاخته‌هایی نیز نقش مدیریت دیگر یاخته‌ها را به عهده دارند. گرچه در مجموعه‌ی بدن جاندار پرسلولی هر سلول وظیفه‌ای را در رابطه با کل بدن به عهده دارد اما استقلال خود را نیز از دست نمی‌دهد، و این به ویژه لازم دارد که یاخته در مرحله‌ی رشد خویش از خودش حفاظت نماید. به همین لحاظ بسیاری از آنها مثلاً دارای پوششی سخت هستند که دیواره‌ی یاخته‌ای نامیده می‌شود. این امر به ویژه در مورد یاخته‌های گیاهی صادق است. دیواره‌ی سلولیِ جانوری نرم‌تر و انعطاف پذیر است. در جانوران هم‌چنین یاخته‌هایی به نام یاخته‌های حرکتی وجود دارد که عموماً یاخته‌های ماهیچه‌ای می‌باشند که سلول‌های درازی هستند و می‌توانند خود را جمع یا منقبض کنند. عمل اقباض آنها به طور دسته‌ای و هم‌زمان صورت می‌گیرد و باعث کشیده شدن استخوانها و حرکت اندام‌هایی مثل دست‌ها و پاها و انگشتان می‌شود. درواقع این یاخته‌ها هستند که توانایی‌هایی مثل راه رفتن و نوشتن را به ما می‌دهند. تحریک یاخته‌های ماهیچه‌ای به انقباض توسط یاخته‌های دراز دیگری به نام یاخته‌های عصبی صورت می‌گیرد که با ارسال پالس‌های عصبی لازم فرمان انقباص را از مغز یا مراکز عصبی به ماهیچه ارسال می‌کنند. چنین فرمانی یا ارادی است یعنی آگاهانه با تصمیم خودمان صادر می‌شود یا غیر ارادی است و در راستای وظایف الاعضای بدن می‌باشد. از جمله حرکت‌های غیر ارادی سلول‌های ماهیچه‌ای، ضربان مداوم قلب و حرکت‌های معده و روده‌ها در فرایند هضم غذاست. به یاخته‌های عصبی هم‌چنین نرون گفته می‌شود که از انواع سلول‌های جانوری هستند. وظیفه‌ی اصلی آنها انتقال پیام بین مراکز عصبی و اندام‌ها می‌باشد. در واقع فرایند تمام حس‌ها از طریق نرون‌های مربوطه است. حس لامسه را نرون‌های لامسه‌ی منتهی به پوست هدایت می‌کنند. حس بینایی توسط نرون‌های بینایی منتهی به شبکیه‌ی چشم هدایت می‌شوند. طعم غذاها توسط نرون‌های دهان و حس بویایی توسط نرون‌های بینی هدایت می‌شوند. نرون‌هایی منتهی به اعضاء داخلی، فعل و انفعالات غیر ارادی بدن را در فرایندهایی مثل تنفس یا تپش قلب هدایت می‌نمایند.

همان‌طور که بیان شد هر سلول درواقع خود یک موجود زنده است، ولذا برای بقای خود نیاز به تغذیه دارد. موجودات زنده‌ی تک‌سلولی قادرند غذای مورد نیاز خود را بسازند یا آن را فراچنگ آورده مصرف نمایند. اما در بسیاری از سلول‌های جانوران پرسلولی، سلول‌ها شاید در فرایند تکاملشان و تخصصی شدن وظایفشان در کولونی، این قابلیت را از دست داده‌اند و باید غذا به آنها رسانده شود تا آنها مصرف نمایند و زنده بمانند و احیاناً رشد کنند. برای انجام این عمل، در بیشتر جانوران، مواد غذایی مورد نیاز یاخته‌ها در خون حل می‌شود و با جریان خون در سیستم گردشیش در بدن به تک‌تک سلول‌ها می‌رسد تا آنها را جذب و برای انجام فعالیتهایشان مصرف نمایند.
بسیاری از یاخته‌های جانوری برای سوخت و ساز مواد غذایی و کسب انرژی ناشی از مصرف آنها نیاز به اکسیژن هوا دارند. این اکسیژن نیز از طریق جریان خون به یاخنه‌ها می‌رسد منتهی گلبول‌های قرمز شناور در خون هستند که این اکسیژن را برای تحویل به سلول‌ها حمل می‌نمایند. شکل گلبول‌های قرمز و ریزیِ آنها وتعدد بسیارشان در خون به آنها اجازه‌ی نفوذ به کوچک‌ترین قسمت‌های بدن از طریق رگ‌ها و مویرگ‌ها را می‌دهد.
هر چند نخستین بار با میکروسکوپی با بزرگنمایی سی‌صد، بشر قادر به کشف سلول شد اما اکنون میکروسکوپ‌های پیشرفته‌ای با یزرگنمایی بیش از یک میلیون ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد که دانشمندان به وسیله‌ی آنها به درون سلول‌ها نفوذ می‌کنند و ساختمان داخلی آنها را تحت مطالعه قرار می‌دهند.

همان‌طور که گفتیم منشأ اولیه‌ی همه‌ی سلول‌ها یکی بوده است و لذا سلول‌ها علیرغم شکل و وظایف الاعضای متفاوتشان دارای شباهت‌هایی با هم نیز می‌باشند مثلاً همگی دارای پوششی ظریف بر روی خود می‌باشند که سلول را در بر می‌گیرد. به این پوشش غشای سلولی گفته می‌شود. این غشا مانند پوست بدن حد فاصل درون و بیرون سلول است. البته این غشا مانع ارتباط درون و بیرون یاخته نیست بلکه مانند پوست نقش دروازه‌های ارتباطی درون و بیرون را بازی می‌کند. در غشا منفذهایی وجود دارد که به تنظیم میزان ورود و خروج مواد غذایی، مایعات و گازها می‌پردازند و مانع ورود مواد زین‌آور می‌شوند.
هم‌چنان که بدن ما از واحدهای ساختمانی یاخته‌ای تشکیل شده است، به گونه‌ای که هر گروه از یاخته‌ها وظیفه‌ی خاصی را به انجام می‌رسانند تا در مجموع بقای ما و تمام سلول‌ها تضمین شود، در داخل هر سلول به عنوان یک موجود زنده‌ی مستقل (کوچک) نیز گروه‌هایی از یاخته‌های خیلی ریزتر وجود دارد که اعمال حیاتی لازم برای بقای سلول و خودشان را به انجام می‌رسانند. در داخل غشا از ماده‌ای ژله‌ای به نام سیتوپلاسم انباشته شده است. در غالب یاخته‌ها بیشترین قسمت این ماده‌ی خاکستری رنگ را آب تشکیل می‌دهد هرچند دارای مقداری ویتامین و املاح از جمله نمک است. در تمام قسمت‌های سیتوپلاسم تعداد زیادی سلول ریز شناورندکه اندامک یا ارگانل نام گرفته‌اند. علت این نام‌گذاری آنها نقش عملکردی آنها در سیتوپلاسم به عنوان اندام‌های سیتوپلاسم است، زیرا هر اندامک وظیفه‌ی خاصی از اعمال حیاتی سلول را به عهده دارد. برخی از آنها در هضم غذا برای سلول نقش دارند. بعضی نیز به جمع‌آوری و جابه‌جایی مواد غذایی می‌پردازند. برخی از آنها برای یاخته انرژی تولید می‌کنند و برخی به وظیفه‌ی حفاظتی خود در نابود کردن میکروب‌ها می‌پردازند.
مشخص‌ترین و اصلی‌ترین قسمت سلول در بیشتر سلول‌ها هسته‌ی آن است که مرکز کلی کنترل اعمال حیاتی یاخته است. از نشانه‌هایی که هسته دارد نوع یاخته قابل تشخیص است. درواقع، هسته حتی وظیفه‌ی مدیریت و کنترل اندامک‌ها را هم به عهده دارد و به همه‌ی آنها و تمام قسمت‌های دیگر سلول فرمان‌های لازم را به موقع صادر می‌کند. از جمله فعل و انفعالات حیاتی که در درون یاخته صورت می‌پذیرد عبارت است از هضم غذا، دفع مواد زاید، تولید انرژی، و واکنش در مقابل محرک‌های بیرونی. یاخته، به عنوان یک موجود زنده، با تکثیر شدن اقدام به تولید مثل می‌نماید. درست همانطور که اطوار حاصل برای جنین در دوران بارداری، تکرارِ سریع تطورات حادث بر نوع جاندار در طول دوره‌ی تکاملیش می‌باشد (به گونه‌ای که در مقاطعی بر بدنش مو یا دم یا آبشش رشد می‌کند) سلول ها نیز به هنگام تقسیم شدن‌های متوالی و تصاعدی خود، به تدریج، گروه گروه تغییر شکل می‌دهند و سلول‌های اندام‌های مختلف با وظایف ویژه‌اشان به این ترتیب در کل بدن کامل موجود زنده شکل می‌گیرد. به این ترتیب است که شاهدیم از یک (جفت) سلول اولیه میلیاردها یاخته که ساختمان پیچیده‌ی یک درخت یا یک حیوان را تشکیل می‌دهند به وجود می‌آید.‌ به این ترتیب فرآیند اعجاب انگیز رشد و تحول در حیات سلولی تحقق می‌پذیرد.
در طی دوران زندگی جانداران، یاخته‌های آنها هم‌چنان در حال تقسیم شدن یا درواقع تولید مثل نمودن می‌باشند و مرتباً یاخته‌های پیر می‌میرند و یاخته‌های جوان جای آنها را می‌گیرند. برای بدن انسانِ بالغ، این فرایندِ مرگ و زایش در هر دقیقه برای حدود سه میلیارد یاخته رخ می‌دهد. یاخته‌های مرده به طرق گوناگون از بدن دفع می‌شوند. اطلاعات حیاتی لازم برای سلول در سلول اولیه موجود است و در هر تکثیر سلولی این اطلاعات حیاتی نیز به سلول‌های تازه به وجود آمده منتقل می‌شود. فرایند این انتقال اطلاعات از طریق تقسیم سلولی، به موضوع ساختمان مولکول‌های حیاتی DNA و مکانیزم مولکولی مربوط به ژن‌ها مربوط می‌شوند که بحثی وسیع و جامع و جذاب در زیست شناسی مولکولی است.