În ierarhia cosmică, Pământul și steaua în jurul căreia se învârte, ca să zicem așa, sunt încă la început. Pământul s-a format din substanța rămasă după nașterea Soarelui în urmă cu 4,6 miliarde de ani, în timp ce vârsta Universului în ansamblu este considerată a fi 11-16 miliarde de ani. Ca și în timpul formării tuturor planetelor, etapa inițială a existenței planetei noastre a fost atât de turbulentă încât este aproape imposibil de imaginat.
Și chiar și după ce globul și-a luat forma, suprafața sa a fost topită încă 600 de milioane de ani, supraîncălzirea a fost cauzată de căldura venită din interior, de la miezul pământului și de bombardarea de către asteroizi din exterior, care au ridicat temperatura oceanelor care se evaporă până la punctul de fierbere. În această perioadă, pe care unii dintre geologi o numesc Hed, iadul a domnit cu adevărat pe planeta noastră.
După încetarea bombardamentului de către asteroizi, iar asteroizii rămași s-au aflat pe anumite orbite și cu greu ar putea dăuna Pământului, carbonul, azotul, hidrogenul și oxigenul în diferite combinații „au format aminoacizi și alte materiale de construcție de bază ale materiei vii”. După cum a scris laureatul Nobel Christian de Duve în cartea sa „Life-dăruind praf”, publicată în 1995, „produsele acestor procese chimice, depuse de precipitații atmosferice, comete și meteoriți, au format treptat prima materie organică de pe suprafața fără viață a planetei noastre recent condensate”.
Acest film bogat în carbon a fost afectat atât de procesele care au loc pe Pământ în sine, cât și de corpurile care cad în spațiul de pe suprafața sa; efectul radiațiilor ultraviolete a fost de multe ori mai puternic decât în prezent, deoarece acum suntem protejați de atmosfera pământului. Toate aceste materiale au fost în cele din urmă depozitate în mări și, după cum a scris eminentul savant JB Haldane în faimosul său articol din 1929, „oceanele primordiale aveau consistența bulionului fierbinte, diluat”.
Principalul produs secundar al acestor procese a fost ceva vâscos, maroniu, numit „gummy”, „lipicios” și cu alte cuvinte, trezirea amintirilor din copilărie. Cei care se opun concluziei lui Charles Darwin potrivit căreia omul este o rudă a cimpanzeilor și a orangutanilor, de fapt, pun o persoană înainte de această ultimă insultă - am venit dintr-un fel de slime!
Deci, avem un „bulion” primar în care se amestecă peste tot ceva lipicios peste tot. Cum ar putea să apară viața pe Pământ din această materie primă? De aici începe adevăratul mister. În general, este acceptat faptul că rolul decisiv l-a avut ARN - acidul ribonucleic, o rudă apropiată a ADN-ului, care determină codul genetic al omului și al altor viețuitoare. Și totuși, există încă numeroase dispute despre cum, când și unde și-a luat originea viața. Să analizăm pe scurt câteva dintre problemele care alimentează aceste discuții.
Multă vreme, biologii și chimiștii au crezut că viața de pe Pământ ar fi trebuit să apară nu mai devreme de un miliard de ani după ce planeta s-a răcit și bombardarea intensă a acesteia de către asteroizi, iar acest lucru s-a întâmplat în urmă cu aproximativ 3,8 miliarde de ani. De aici rezultă că viața pe Pământ există de nu mai mult de 2,8 miliarde de ani. Dar dovezile geologice și chiar fosilele organice sugerează din ce în ce mai mult că bacteriile existau cu mult înainte.
Formația Isua Groenlandei, compusă din cele mai vechi roci ale planetei noastre, a căror vârstă este determinată la 3,2 miliarde de ani, conține carbon - principalul material de construcție al tuturor formelor de viață cunoscute și în proporții caracteristice fotosintezei bacteriene. Mulți biologi concluzionează că, chiar și într-o astfel de perioadă timpurie, bacteriile trebuie să fi existat și, dacă da, au existat mai multe organisme primitive decât bacterii chiar mai devreme.
Video promotional:
Relativ recent, un geolog de la Universitatea din Australia de Vest, Bigir Rasmussen, a descoperit în cratonul Pilbara din nord-vestul Australiei, resturi fosile de microorganisme filamentoase în vârstă de 3,5 miliarde de ani, precum și „posibile” rămășițe fosile care datează de acum 3.235 miliarde de ani, în au erupt depozite vulcanice în vestul Australiei. Din cauza unor astfel de descoperiri, apare o problemă serioasă: originile vieții sunt amânate la 200 de mii de ani de la sfârșitul perioadei Hed, pe care mulți biologi consideră un timp destul de scurt pentru ca procesele chimice necesare să aibă loc.
Descoperirea cea mai recentă a lui Rasmussen, raportată în iunie 1999 în Nature, ridică o altă dilemă. Deoarece biomoleculele necesare pentru materia vie, precum proteinele și acizii nucleici, sunt foarte fragile și supraviețuiesc mai bine la temperaturi mai scăzute, mulți dintre chimiști au fost convinși de mult timp că viața pe Pământ ar fi trebuit să apară la temperaturi scăzute, poate chiar negative … Și totuși, Rasmussen și-a săpat filamentele microscopice în materialul localizat inițial în apropierea aerului vulcanului, unde temperatura era extrem de ridicată.
De fapt, cele mai vechi organisme care continuă să existe astăzi sunt bacteriile care trăiesc în guri de aer vulcanice conservate sau în izvoare cu temperaturi ale apei până la 110 ° C. Existența acestor bacterii antice în aerisirile vulcanilor oferă dovezi puternice în favoarea asumării condițiilor la temperaturi ridicate pentru originea vieții pe Pământ, susținute de alți oameni de știință.
Unul dintre adepții viziunii originii vieții pe Pământ în condiții reci este Stanley Miller, care a devenit faimos instantaneu în 1953 după ce a condus o serie de experimente la Universitatea din Chicago. A fost apoi un student absolvent și a studiat cu chimistul Harold Urey, care a câștigat premiul Nobel, care a câștigat premiul Nobel pentru descoperirea hidrogenului greu numit deuteriu. Conform lui Yuri, atmosfera planetei a constat inițial dintr-un amestec de molecule de hidrogen, metan, amoniac, vapori de apă și era deosebit de bogată în hidrogen. (Rețineți că oxigenul a fost prezent doar în compoziția vaporilor de apă. Abia după apariția vieții în atmosferă, oxigenul a început să apară ca urmare a eliberării dioxidului de carbon în timpul fotosintezei, ceea ce a dus la final la dezvoltarea de forme biologice mai complexe.)
Miller a pregătit un amestec de elemente pe care Yuri le-a indicat într-un vas sigilat și a expus-o timp de câteva zile la descărcări electrice care simulau fulgerele. Spre surprinderea sa, în vasul de sticlă a apărut o strălucire rozalie, iar analiza rezultatelor obținute a relevat prezența a doi aminoacizi (o parte componentă a tuturor proteinelor), precum și a altor substanțe organice despre care se credea că sunt formate doar de celulele vii. Acest experiment, pe care liderul său l-a aprobat cu reticență, nu numai că l-a făcut celebru pe Miller, ci a dus și la apariția unui nou domeniu al științei - chimia abiotică, a cărei principală sarcină a fost producerea de substanțe biologice în condiții despre care se crede că au existat pe Pământ înainte de apariția vieții.
Cuvântul „ia în considerare” este crucial aici. Ipotezele despre compoziția atmosferei pământului înainte ca viața dezvoltată pe planeta noastră să se schimbe tot timpul. Și deși multe experimente au fost efectuate după activitatea lui Miller în 1953, acestea nu au dus la rezultate care ar putea fi asociate cu conceptul de „viață”, în ciuda formării în el a diverselor tipuri de molecule organice. După cum remarcă De Duve în „Dăruirea vieții”, astfel de experimente sunt adesea efectuate „în condiții mai conjugate decât sunt necesare pentru un proces cu adevărat abiotic.
Printre toate aceste experimente, experimentul original al lui Miller rămâne clasic. A fost practic singurul conceput numai în scopul de a reproduce condiții prebiologice plauzibile, fără intenția de a obține un produs final specific. Cu alte cuvinte, este întotdeauna destul de ușor să organizezi un experiment în așa fel încât să obții cel mai probabil rezultatul dorit, dar condițiile experimentale vor fi prea potrivite.
Cel puțin în astfel de experimente, nu a fost posibil să se reproducă viața nici în cea mai elementară formă a sa - sub forma unei celule separate fără nucleu. Așa cum a scris Nicholas Wade în articolul său din New York Times din iunie 2000 despre ultima descoperire a lui Rasmussen, „Cele mai intense încercări ale chimistilor de a crea molecule în laborator tipic materiei vii au demonstrat doar că este o sarcină diabolic dificilă”.
Astfel, principalele probleme sunt concentrate pe două linii principale de cercetare pentru a stabili cum a luat naștere viața pe Pământ. Momentul originii vieții este împins și mai departe în trecut, astfel încât, aparent, a mai rămas prea puțin timp pentru ca procesele chimice necesare pentru originea vieții să aibă loc. Iar aceste reacții chimice în sine, ca și înainte, rămân la fel de misterioase.
În ciuda progreselor tehnice colosale și a unei cantități imense de date genetice acumulate, experimentul lui Stanley Miller din 1953 rămâne practic singurul rezultat convingător al unei astfel de cercetări. Cu toate acestea, descoperirea în sine a ridicat îndoieli - mulți dintre oamenii de știință cred acum că echilibrul elementelor pe care le-a folosit pe baza activității liderului său G. Juri a fost greșit. Când se modifică raportul componentelor, aminoacizii obținuți de Miller nu sunt formați.
Din cauza noilor dificultăți, întreaga imagine a evoluției vieții a devenit mai obscură. Odată părea că poate fi urmărit în mod clar prin arbori filogenetici (genealogici), reflectând istoria evolutivă a unui organism încă din rădăcinile sale. Copacii filogenetici au fost construiți pentru prima dată în secolul al XIX-lea în conformitate cu teoria lui Charles Darwin pentru a demonstra clar istoria evolutivă a grupurilor individuale de animale. Primul copac ramificat a fost construit de biologul german evoluționist Ernst Haeckel (care a propus și termenul „ecologie”).
Descoperirea ADN-ului a făcut posibilă crearea unor astfel de arbori filogenetici nu numai pentru animale și plante, ci și pentru materialul lor genetic, ceea ce a făcut posibilă înțelegerea mult mai profundă a proceselor care stau la baza conceptului de „viață”. Pentru a obține arbori genealogici, cercetătorii efectuează o analiză comparativă a secvențelor blocurilor moleculare de acizi nucleici (nucleotide) sau aminoacizi din proteine. Rezultatele sunt comparate pentru diferite organisme.
Pe baza mecanismelor de ramificare a evoluției și mutațiilor, folosind această tehnică, este posibil să se determine distanțele dintre două ramuri de pe arborele filogenetic, adică să se afle în ce măsură două specii s-au îndepărtat de strămoșul lor comun și unul de la celălalt. (În plus, această metodă i-a ajutat pe oamenii de știință să găsească vârsta organismelor antice care există și astăzi în aerisirile vulcanice super-fierbinți.) Sarcina de a realiza o analiză comparativă a secvențelor este poate cel mai ușor de înțeles dacă tragem o analogie cu un joc de cuvinte unde un cuvânt lung cu scopul de a forma cât mai multe cuvinte scurte din literele sale constitutive.
La sfârșitul anilor '70, Carl Wose de la Universitatea din Illinois a aplicat o analiză comparativă a secvenței la moleculele de ARN găsite în toate lucrurile vii, rezultând într-un arbore filogenetic mai complex decât se aștepta. Cele trei ramuri principale ale copacului corespundeau celor trei regate fundamentale ale organismelor vii: procariote, arhaea și eucariote. Procariotele sunt microorganisme precum bacteriile.
Noua subdiviziune propusă de Wose - arhaea - include un al doilea grup de bacterii găsite în locuri foarte calde de pe Pământ, cum ar fi izvoarele fierbinți. Eucariotele sunt organisme formate din celule mari care au un nucleu format; aceasta include toate organismele multicelulare - plante și animale, inclusiv oamenii.
Dar de la începutul anilor 1980, când mai mulți genomi au fost decodificați în toate cele trei regate, imaginea a devenit mai incertă. Copacii bazați pe gene, altele decât modelul proteic original al lui Wase, s-au dovedit complet diferite. În plus, genele sunt reorganizate în moduri surprinzătoare, chiar neașteptate. Aceste variații fac extrem de dificilă urmărirea acestor gene către strămoșii comuni și, chiar mai neplăcut, sugerează că gena primară - întemeietorul vieții - avea o structură destul de complexă, mai complexă decât ar trebui să aibă gena „originală”.
Singura soluție plauzibilă la această problemă este să presupunem că în loc să crească tot timpul în sus pentru a forma ramuri verticale în primele etape ale evoluției vieții, copacul a dat roade laterale, iar unele gene au fost transferate pe orizontală. Această idee este consolidată de faptul că, chiar și astăzi, bacteriile pot transmite unele gene pe orizontală, inclusiv, din păcate, cele care fac bacteriile rezistente la antibiotice. Această concluzie înseamnă că arborele vieții, în loc să aibă un trunchi frumos și drept, se transformă în ceva asemănător cu un tablou de Jackson Pollock. Acest lucru este descurajant să spun cel mai puțin.
Dar Karl Wose nu era jenat. El a emis ipoteza că un organism unicelular, care de multă vreme a fost considerat forma originală de viață, ar fi putut fi un fel de colonie, format din mai multe tipuri de celule, capabile să schimbe destul de ușor informațiile genetice pe orizontală. Unii oameni de știință sunt confuzați de această ușurință percepută. Înseamnă că mecanismul de replicare (reproducere) a genelor, care este observat în ADN și este un mecanism destul de precis, dezvoltat în celule doar mai târziu. În cele din urmă, colonia a trebuit să se ridice la un stadiu superior de dezvoltare, când fiecare organism și-a luat propria formă. Dar când s-a întâmplat asta?
Deci, cum a apărut viața pe pământ?
În zilele noastre, experții atribuie date complet diferite momentului în care copaci ADN subțiri au început să formeze ramuri verticale - în intervalul de doar un miliard de ani în urmă și aproape până la cele asumate anterior de 4 miliarde de ani. Ca și în situația cu teoria Big Bang-ului în originea Universului, datorită noilor descoperiri și metode de măsurare pe măsură ce cunoștințele noastre se extind, teoriile despre originea vieții pe Pământ nu sunt simplificate, ci complicate. Din acest motiv, alte explicații pentru apariția vieții, demise de mult ca fiind fantastice, au păstrat unii susținători.
Ar putea fi adusă viața pe Pământ din spațiul din jur? Desigur, asteroizii, meteoriții și cometele conțin elemente care formează blocurile de materie vie și, în general, este acceptat faptul că viața pe Pământ a apărut dintr-o combinație de astfel de materiale care existau deja pe Pământ și au fost aduse din spațiu. Dar materialul de construcție este un lucru, iar viața în sine este cu totul alta. Unii oameni de știință de seamă sunt de părere că viața primară a fost adusă pe planeta noastră din spațiul deja format complet, adică nu doar părți constitutive, ci și organismele în sine. În 1821, Sals-Guyonde Montlivol a sugerat că luna a fost sursa de viață pe planeta noastră.
Această idee a fost reînviată în raport cu Marte în 1890, când astronomul american Percival Lovell (care a prezis existența planetei Pluto și a calculat orbita acesteia) a spus că canalele vizibile pe suprafața planetei roșii nu pot fi construite decât de ființe inteligente. William Thomson (Lord Kelvin), care a dezvoltat scara perfectă a temperaturii, la sfârșitul secolului al XIX-lea, a sugerat că viața a fost adusă pe planeta noastră de către meteoriți.
Nimeni nu a fost mai obsedat de asemenea idei precum chimistul suedez Svante Arrhenius, care a câștigat premiul Nobel din 1903 pentru munca sa fondatoare în electrochimie. Conform teoriei sale despre panspermie, sporii bacterieni împrăștiați în spațiul lumii reci sunt capabili să călătorească distanțe lungi într-o stare de animație suspendată și sunt gata să se trezească dacă se întâlnesc cu o planetă ospitalieră în drum. Nu era familiarizat cu problema radiațiilor cosmice mortale.
Fred Hoyle a promovat o versiune a ipotezei panspermiei în legătură cu teoria sa despre un univers staționar, care este descrisă în cap. 1. Hoyle a mers până a afirmat că epidemii precum pandemia de gripă spaniolă din 1918 au fost cauzate de germeni din spațiu și că nasul uman a evoluat pentru a împiedica pătrunderea agenților patogeni din corp.
Francis Crick (care a primit premiul Nobel pentru medicină în 1962 alături de James Watson și Maurice Wilkins pentru descoperirea dublei elici a ADN-ului) și fondatorul chimiei prebiologice, Leslie Orgel, au mers și mai departe, susținând ideea că viața a fost „însămânțată” pe Pământ de reprezentanții extraterestrului foarte dezvoltat civilizaţie. Ei au numit această ipoteză „panspermie regizată”.
Devotații OZN sunt, desigur, fericiți să aibă Scream laureatul Nobel printre susținătorii lor, iar scriitorii de ficțiune științifică sunt întotdeauna gata să sară la aceste tipuri de idei. Canale marțiene ale lui Lovell au inspirat într-o oarecare măsură HG Wells în celebrul Război al lumilor, publicat în 1898. În timp ce mulți oameni de știință respectați protestează deschis împotriva ideii panspermiei, direct sau indirect, unii sunt mai precauți.
Christian de Duve a scris: „Cu astfel de celebri susținători, ipoteza panspermiei nu poate fi respinsă fără analize detaliate”, în ciuda faptului că, în opinia sa, astfel de teorii nu au dovezi convingătoare. Această concluzie a fost făcută în 1995, dar anul următor, întreaga lume a trecut în jurul titlurilor cu o declarație făcută de NASA.
Raportul NASA se referă la una dintre rocile descoperite în 1984 în Antarctica. Probele au fost fragmente dintr-un meteorit numit SNC (pronunțat „snix”) - o prescurtare a numelor locurilor în care s-au găsit primele trei astfel de fragmente, Shergotty - Nakhla - Chassigny. La o conferință de presă dedicată acestui eveniment, un eșantion de stâncă s-a așezat pe o pernă de catifea albastră, iar șeful NASA, Dan Goldin, s-a adresat celor prezenți cu cuvintele: „Nu azi sau mâine vom ști dacă există doar viață pe Pământ”, ceea ce s-a dovedit a fi un mod minunat atrageți atenția jurnaliștilor.
Apoi, oamenii de știință NASA au vorbit despre ce se știa cu siguranță despre aceste roci. Studiile au arătat că s-au format pe Marte acum aproximativ 4,5 miliarde de ani. Timp de o jumătate de miliard de ani, stânca a fost sub suprafața lui Marte, dar după ce au apărut fisuri pe suprafața Marte ca urmare a impacturilor meteorice, a fost expusă apei. Noi evenimente au avut loc cu această stâncă în urmă cu aproximativ 16 milioane de ani, când un obiect spațial, poate un asteroid, a căzut pe Marte, în urma căruia un fragment din crusta marțiană a fost aruncat în spațiul din jur.
După ce a călătorit în spațiu milioane de ani, acest fragment a căzut în Antarctica acum doar 16.000 de ani. În 1957, scriitorul de ficțiune științifică James Blish a lansat romanul Anul rece, care s-a concentrat pe stânca găsită în Arctica și s-a dovedit a fi rămășița unei planete distruse de marțieni în timpul războiului a două lumi, ceea ce l-a făcut pe erou să exclame: „Istoria universului într-un cub gheata! Evenimentele de la conferința NASA au fost mai puțin dramatice, deși ziarele au făcut tot posibilul pentru a exprima povestea.
Stânca, descoperită de NASA, conținea carbonate similare cu cele care se formează pe planeta noastră cu participarea bacteriilor. S-au găsit, de asemenea, sulfuri de fier cu granulație fină și alte minerale care seamănă cu produsele reziduale ale bacteriilor. În plus, folosind un microscop electronic de scanare, s-au dezvăluit structuri minuscule care ar putea fi resturi fosile ale bacteriilor marțiene - au fost scufundate atât de adânc încât nu s-au putut forma pe Pământ.
Nevrând să fie jenat, oficialii NASA aveau la dispoziție un om de știință care a spus că aceste structuri sunt prea mici pentru a fi bacterii și că carbonatele par să se fi format la temperaturi foarte ridicate incompatibile cu viața. Cu toate acestea, observațiile sale sceptice în niciun fel nu au putut împiedica apariția unor titluri uriașe tipetante în ziare: „Viață pe Marte!”.
Discuția ulterioară a acestei probleme de către oamenii de știință a avut loc pe baza unei terminologii științifice care poate speria orice jurnalist. Problema ar putea fi rezolvată dacă s-ar putea deschide unul dintre aceste mici copertine fosilizate. Dacă am găsi un perete celular sau mai bine, un fragment dintr-o celulă, am primi un răspuns.
Din păcate, nu există o metodologie dezvoltată pentru astfel de cercetări. Când răspunsul este încă primit, chiar dacă este pozitiv, mulți oameni de știință vor spune probabil că acest lucru dovedește doar că viața sub formă de bacterii a existat atât pe Marte, cât și pe Pământ. Aceasta nu va fi o dovadă că viața a avut originea pe Marte și a fost adusă pe planeta noastră (sau invers) și nu va confirma teoria panspermiei. Dar acum nu se mai poate susține că nu există niciun motiv pentru a-și asuma astfel de posibilități.
J. Malone
