V kozmickej hierarchii sú Zem a hviezda, okolo ktorej sa točí, stále ešte v detstve. Zem bola tvorená z látky, ktorá zostala po narodení Slnka pred 4,6 miliardami rokov, zatiaľ čo vek vesmíru sa považuje za 11 - 16 miliárd rokov. Ako pri formovaní všetkých planét, počiatočné štádium existencie našej planéty bolo také turbulentné, že si je takmer nemožné predstaviť.
A aj keď sa zemegule formovala, jej povrch bol roztavený ďalších 600 miliónov rokov, prehrievanie bolo spôsobené teplom prichádzajúcim zvnútra, z jadra Zeme a bombardovaním asteroidmi zvonka, ktoré zvýšili teplotu odparujúcich sa oceánov na bod varu. Počas tohto obdobia, ktoré niektorí geológovia nazývajú Hedom, na našej planéte skutočne vládlo peklo.
Po zastavení neustáleho bombardovania asteroidmi a zostávajúce asteroidy boli na určitých obežných dráhach a ťažko by mohli poškodiť Zem, uhlík, dusík, vodík a kyslík v rôznych kombináciách „tvorili aminokyseliny a iné základné stavebné materiály živej hmoty“. Ako uviedol laureát Nobelovej ceny Christian de Duve vo svojej knihe Life-giving Dust z roku 1995, „produkty týchto chemických procesov ukladané atmosférickými zrážkami, kométami a meteoritmi postupne vytvorili prvú organickú hmotu na neživom povrchu našej nedávno kondenzovanej planéty.““
Tento film bohatý na uhlík bol ovplyvnený tak procesmi prebiehajúcimi na samotnej Zemi, ako aj padajúcimi telesami vesmíru na jeho povrchu; účinok ultrafialového žiarenia bol mnohokrát silnejší ako v súčasnosti, pretože teraz sme chránení zemskou atmosférou. Všetky tieto materiály boli nakoniec uložené v moriach a, ako vedecký vedec JB Haldane napísal vo svojom slávnom dokumente z roku 1929, „prvotné oceány boli ako horúci, zriedený vývar.“
Hlavným vedľajším produktom týchto procesov bolo niečo viskózne, hnedasté, nazývané „gumovité“, „lepkavé“a inými slovami prebúdzajúce spomienky na detstvo. Tí, ktorí nesúhlasia so záverom Charlesa Darwina, že človek je príbuzný šimpanzov a orangutanov, v skutočnosti postavili človeka pred túto poslednú urážku - pochádzali sme z hlienu!
Máme teda primárny „vývar“, v ktorom sa všade zmieša veľa lepkavého materiálu. Ako môže z tejto suroviny vzniknúť život na Zemi? Tu začína skutočné tajomstvo. Všeobecne sa uznáva, že rozhodujúcu úlohu zohrala RNA - ribonukleová kyselina, blízky príbuzný DNA, ktorý určuje genetický kód ľudí a iných živých vecí. Napriek tomu stále existuje mnoho sporov o tom, ako, kedy a kde život skutočne vznikol. Pozrime sa stručne na niektoré z otázok, ktoré podnecujú tieto diskusie.
Biológovia a chemici dlho verili, že život na Zemi by nemal vzniknúť skôr ako miliarda rokov potom, čo sa planéta ochladila a intenzívne bombardovanie asteroidmi sa zastavilo, a to sa stalo asi pred 3,8 miliardami rokov. Z toho vyplýva, že život na Zemi neexistuje dlhšie ako 2,8 miliardy rokov. Geologické dôkazy a dokonca aj organické fosílie však stále viac naznačujú, že baktérie existovali už dávno predtým.
Formácia Grónska Isua, zložená z najstarších hornín našej planéty, ktorej vek je stanovený na 3,2 miliardy rokov, obsahuje uhlík - hlavný stavebný materiál všetkých známych foriem života av pomeroch charakteristických pre bakteriálnu fotosyntézu. Mnohí biológovia dospeli k záveru, že aj v tomto ranom období museli existovať baktérie, a ak áno, potom existovalo viac primitívnych organizmov ako baktérií ešte skôr.
Propagačné video:
Pomerne nedávno, geológ z University of Western Australia, Bigir Rasmussen, objavil v kráteri Pilbara v severozápadnej Austrálii fosílne zvyšky vláknitých mikroorganizmov vo veku 3,5 miliardy rokov, ako aj „možné“fosílne zvyšky, ktoré sa datujú pred 3,235 miliardami rokov, v vypukli sopečné ložiská v západnej Austrálii. Kvôli takýmto nálezom vzniká vážny problém: pôvod života sa odkladá na 200 tisíc rokov po skončení Hedovho obdobia, čo mnohí biológovia považujú za pomerne krátke obdobie na uskutočnenie potrebných chemických procesov.
Rasmussenov novší nález, zverejnený v júni 1999 v Nature, vyvoláva ďalšiu dilemu. Pretože biomolekuly potrebné pre živú hmotu, ako sú proteíny a nukleové kyseliny, sú veľmi krehké a lepšie prežívajú pri nízkych teplotách, mnohí chemici sú už dlho presvedčení, že život na Zemi by mal vzniknúť pri nízkych teplotách, možno dokonca negatívnych … A napriek tomu Rasmussen vykopal svoje mikroskopické vlákna v materiáli pôvodne umiestnenom blízko prieduchu sopky, kde bola teplota veľmi vysoká.
V skutočnosti najstaršími organizmami, ktoré dnes existujú, sú baktérie, ktoré žijú v konzervovaných sopečných prieduchoch alebo v prameňoch s teplotou vody do 110 ° C. Existencia týchto starodávnych baktérií v prieduchoch sopiek poskytuje silné dôkazy v prospech predpokladu vysokoteplotných podmienok pre pôvod života na Zemi, podporovaných ďalšími vedcami.
Jedným z prívržencov pohľadu na pôvod života na Zemi v chladných podmienkach je Stanley Miller, ktorý sa okamžite stal slávnym v roku 1953 po vykonaní série experimentov na University of Chicago. Potom bol postgraduálnym študentom a študoval u chemika, ktorý získal Nobelovu cenu za Harolda Ureya, ktorý získal Nobelovu cenu za objavovanie ťažkého vodíka nazývaného deutérium. Podľa Yuriho atmosféra planéty pôvodne pozostávala zo zmesi molekúl vodíka, metánu, amoniaku, vodnej pary a bola obzvlášť bohatá na vodík. (Všimnite si, že kyslík bol prítomný iba v zložení vodnej pary. Až po vzniku života v atmosfére sa kyslík začal objavovať v dôsledku uvoľňovania oxidu uhličitého počas fotosyntézy, čo nakoniec viedlo k vývoju zložitejších biologických foriem.)
Miller pripravil zmes prvkov, ktoré Yuri naznačil v zapečatenej nádobe a niekoľko dní ju vystavoval elektrickým výbojom simulujúcim blesky. Na jeho prekvapenie sa v sklenenej nádobe objavila ružovkastá žiara a analýza získaných výsledkov odhalila prítomnosť dvoch aminokyselín (zložka všetkých proteínov), ako aj ďalších organických látok, o ktorých sa predpokladá, že sú tvorené iba živými bunkami. Tento experiment, ktorý jeho vodca neochotne schválil, Miller nielen preslávil, ale tiež viedol k vzniku novej oblasti vedy - abiotickej chémie, ktorej hlavnou úlohou bolo získať biologické látky v podmienkach, o ktorých sa predpokladá, že na Zemi existovali pred vznikom života.
Slovo „zvážiť“je tu rozhodujúce. Predpoklady o zložení zemskej atmosféry pred životom vyvinutým na našej planéte sa neustále menia. Aj keď sa po Millerovej práci v roku 1953 uskutočnilo veľa experimentov, neviedli k výsledkom, ktoré by mohli byť spojené s konceptom „života“, napriek tomu, že v nich boli vytvorené rôzne druhy organických molekúl. Ako poznamenáva de Duve v Life-giving Dust, takéto experimenty sa často uskutočňujú „za dômyselnejších podmienok, ako sú potrebné na skutočne abiotický proces.
Medzi všetkými týmito experimentmi zostáva Millerov pôvodný experiment klasický. Bolo to prakticky jediné, ktoré bolo koncipované výhradne za účelom replikácie pravdepodobných predbiologických podmienok bez zámeru získať konkrétny konečný produkt. Inými slovami, experiment je vždy celkom ľahké usporiadať takým spôsobom, aby sa s najväčšou pravdepodobnosťou dosiahol požadovaný výsledok, ale experimentálne podmienky budú príliš vhodné.
Aspoň v týchto experimentoch nebolo možné reprodukovať život ani v jeho najzákladnejšej podobe - vo forme samostatnej bunky bez jadra. Ako Nicholas Wade napísal vo svojom článku z New York Times z júna 2000 o najnovšom objave Rasmussena, „Najintenzívnejšie pokusy chemikov o vytvorenie molekúl v laboratóriu typickom pre živú hmotu len ukázali, že je to diabolsky náročná úloha.““
Hlavné problémy sa teda sústreďujú na dve hlavné línie výskumu s cieľom zistiť, ako vznikol život na Zemi. Okamžik vzniku života sa posúva ešte ďalej do minulosti, takže zrejme zostáva príliš málo času na chemické procesy, ktoré sú potrebné na vznik života. A tieto chemické reakcie samotné, ako predtým, zostávajú rovnako záhadné.
Napriek obrovským technickým pokrokom a obrovskému množstvu akumulovaných genetických údajov zostáva experiment Stanley Miller z roku 1953 prakticky jediným presvedčivým výsledkom takéhoto výskumu. Samotný objav však vyvolal pochybnosti - mnohí vedci sa dnes domnievajú, že rovnováha prvkov, ktoré použil na základe práce svojho vodcu G. Uriho, bola nesprávna. Keď sa pomer zložiek zmení, nevytvoria sa aminokyseliny získané pomocou Millera.
V dôsledku nových ťažkostí sa celý obraz vývoja života stal temnejším. Akonáhle sa zdalo, že sa dá jasne vysledovať fylogenetickými (genealogickými) stromami odrážajúcimi evolučnú históriu organizmu od jeho samotných koreňov. Fylogenetické stromy boli prvýkrát postavené v 19. storočí v súlade s teóriou Charlesa Darwina, aby sa jasne demonštrovali vývojové dejiny jednotlivých skupín zvierat. Prvý vetvený strom bol postavený nemeckým evolučným biológom Ernstom Haeckelom (ktorý navrhol aj termín „ekológia“).
Objav DNA umožnil vytvoriť také fylogenetické stromy nielen pre zvieratá a rastliny, ale aj pre ich genetický materiál, čo umožnilo oveľa hlbšie pochopiť procesy, ktoré sú základom konceptu „života“. Na získanie genealogických stromov vykonávajú výskumníci porovnávaciu analýzu sekvencií molekulárnych stavebných blokov nukleových kyselín (nukleotidov) alebo aminokyselín v proteínoch. Výsledky sa porovnávajú pre rôzne organizmy.
Na základe mechanizmov vetvenia evolúcie a mutácií je možné pomocou tejto techniky určiť vzdialenosti medzi dvoma vetvami na fylogenetickom strome, to znamená zistiť, do akej miery sa dva druhy vzdialili od svojho spoločného predka a od seba. (Okrem toho táto metóda pomohla vedcom nájsť vek starodávnych organizmov, ktoré stále existujú v super-horúcich sopečných prieduchoch.) Úloha vykonať porovnávaciu analýzu sekvencií je snáď najjednoduchšie pochopiť, ak nakreslíme analógiu so slovnou hrou, kde sa žiada. dlhé slovo s cieľom vytvorenia čo najväčšieho počtu krátkych slov z jeho základných písmen.
Koncom 70. rokov Carl Wose z University of Illinois aplikoval sekvenčnú porovnávaciu analýzu na molekuly RNA nachádzajúce sa vo všetkých živých veciach, čo malo za následok zložitejší fylogenetický strom, ako sa očakávalo. Tri hlavné vetvy stromu korešpondovali s tromi základnými kráľovstvami živých organizmov: prokaryoty, archaea a eukaryoty. Prokaryoty sú mikroorganizmy, ako sú baktérie.
Woseho navrhované nové rozdelenie - archaea - obsahuje druhú skupinu baktérií nájdených na veľmi horúcich miestach na Zemi, ako sú napríklad horúce pramene. Eukaryoty sú organizmy pozostávajúce z veľkých buniek, ktoré majú vytvorené jadro; to zahŕňa všetky mnohobunkové organizmy - rastliny a zvieratá vrátane ľudí.
Od začiatku osemdesiatych rokov, keď sa vo všetkých troch kráľovstvách dekódovalo viac genómov, sa tento obraz stal neistejším. Ukázalo sa, že stromy založené na iných génoch, ako je pôvodný proteínový model Wase, sú úplne odlišné. Gény sú navyše preusporiadané prekvapujúcimi, dokonca neočakávanými spôsobmi. Tieto variácie sťažujú vystopovanie takýchto génov u bežných predkov a ešte nepríjemnejšie naznačujú, že primárny gén - predchod života - mal sám o sebe dosť zložitú štruktúru, zložitejšiu, ako by mal mať pôvodný gén.
Jediným prijateľným riešením tohto problému je predpokladať, že namiesto toho, aby sa rast neustále vyvíjal smerom nahor a tvoril vertikálne vetvy v počiatočných štádiách vývoja života, strom rozdával vedľajšie vetvy a niektoré gény sa prenášali horizontálne. Túto myšlienku podporuje skutočnosť, že aj dnes môžu baktérie prenášať niektoré gény horizontálnym smerom, vrátane bohužiaľ aj tých génov, ktoré robia baktérie rezistentnými na antibiotiká. Tento záver znamená, že strom života, namiesto toho, aby mal krásny rovný kmeň, sa zmení na niečo, čo pripomína obraz Jacksona Pollocka. Toto je odrádzajúce prinajmenšom.
Ale Karl Wose nebol v rozpakoch. Predpokladal, že jednobunkový organizmus, ktorý sa po dlhú dobu považoval za pôvodnú formu života, môže byť akýsi kolónia pozostávajúca z niekoľkých typov buniek, ktorá je schopná pomerne ľahko horizontálnu výmenu genetických informácií. Niektorí vedci sú touto vnímanou ľahkosťou zmätení. To znamená, že mechanizmus replikácie (reprodukcie) génov, ktorý je pozorovaný v DNA a je pomerne presným mechanizmom, sa v bunkách vyvinul až neskôr. Kolónia nakoniec musela stúpať do vyššej fázy vývoja, keď každý organizmus nadobudol svoju vlastnú formu. Kedy sa to však stalo?
Ako vznikol život na Zemi?
V súčasnej dobe odborníci pripisujú úplne odlišné dátumy okamihu, keď štíhle stromy DNA začali tvoriť vertikálne vetvy - v rozsahu od iba pred miliardou rokov a takmer po predtým predpokladané 4 miliardy rokov. Rovnako ako v situácii s teóriou Veľkého tresku v počiatku Vesmíru, vďaka novým objavom a metódam merania, ako sa naše znalosti rozširujú, nie sú teórie pôvodu života na Zemi zjednodušené, ale komplikovanejšie. Z tohto dôvodu si niektoré vysvetlenia vzniku života, ktoré boli na dlhú dobu prepustené ako fantastické, zachovali niektorých priaznivcov.
Mohol sa život priviesť na Zem z okolitého priestoru? Asteroidy, meteority a kométy samozrejme obsahujú prvky, ktoré tvoria stavebné kamene živej hmoty, a všeobecne sa uznáva, že život na Zemi vznikol kombináciou takýchto materiálov - už existujúcich na Zemi a prinesených z vesmíru. Ale stavebný materiál je jedna vec a život sám o sebe je úplne iný. Niektorí významní vedci sa domnievajú, že primárny život bol na našu planétu privedený z vesmíru, ktorý už bol úplne formovaný, to znamená nielen z jeho častí, ale aj zo samotných organizmov. Už v roku 1821 Sals-Guyonde Montlivol navrhol, že Mesiac je zdrojom života na našej planéte.
Táto myšlienka bola oživená v súvislosti s Marsom v roku 1890, keď americký astronóm Percival Lovell (ktorý predpovedal existenciu planéty Pluto a vypočítal jej obežnú dráhu) povedal, že kanály viditeľné na povrchu červenej planéty môžu stavať iba inteligentné bytosti. William Thomson (Lord Kelvin), ktorý na konci 19. storočia vyvinul dokonalú teplotnú stupnicu, navrhol, aby život na našu planétu priniesli meteority.
Nikto nebol viac posadnutý takými nápadmi, ako je švédsky chemik Svante Arrhenius, ktorý získal Nobelovu cenu za rok 1903 za svoju zakladateľskú prácu v elektrochémii. Podľa jeho teórie panspermie sú bakteriálne spóry rozptýlené v priestore studeného sveta schopné cestovať na veľké vzdialenosti v stave pozastavenej animácie a sú pripravené prebudiť sa, ak sa na svojej ceste stretnú s pohostinnou planétou. Nebol oboznámený s problémom smrtiaceho kozmického žiarenia.
Fred Hoyle propagoval určitú verziu hypotézy panspermie v súvislosti s jeho teóriou stacionárneho vesmíru, ktorá je opísaná v kap. 1. Hoyle zašiel tak ďaleko, že tvrdil, že epidémie, ako je španielska pandémia chrípky v Španielsku, boli spôsobené zárodkami z vesmíru a že ľudský nos sa vyvinul, aby zabránil agentom spôsobujúcim choroby vniknúť do tela z vesmíru.
Francis Crick (ktorý získal Nobelovu cenu za medicínu v roku 1962 s Jamesom Watsonom a Maurice Wilkinsom za objav dvojitej špirály DNA) a zakladateľ prebiologickej chémie Leslie Orgel, šiel ešte ďalej a podporil myšlienku, že život bol „očkovaný“na Zemi zástupcami vysoko rozvinutého mimozemšťana. civilizácie. Túto hypotézu nazvali „riadená panspermia“.
Oddaní UFO sú samozrejme šťastní, že medzi ich stúpencami je nositeľ Nobelovej ceny za laureát, a autori sci-fi sú vždy pripravení skočiť na tieto druhy nápadov. Lovellove marťanské kanály inšpirovali HG Wells do istej miery v slávnej Vojne svetov, ktorá bola uverejnená v roku 1898. Zatiaľ čo mnoho uznávaných vedcov otvorene protestuje proti myšlienke panspermie, či už priamo alebo nepriamo, niektorí sú opatrnejší.
Christian de Duve napísal: „S takými slávnymi podporovateľmi sa hypotéza o panspermii dá bez podrobnej analýzy ťažko odmietnuť,“napriek tomu, že podľa jeho názoru takéto teórie nemajú presvedčivé dôkazy. K tomuto záveru sa dospelo v roku 1995, ale nasledujúci rok sa celý svet obracal na titulky s vyhlásením agentúry NASA.
Správa NASA sa týkala jedného zo skál objavených v roku 1984 v Antarktíde. Vzorky boli fragmenty meteoritu nazývaného SNC (vyslovované „snix“) - skratka pre názvy miest, kde sa našli prvé tri takéto fragmenty, Shergotty - Nakhla - Chassigny. Na tlačovej konferencii venovanej tejto udalosti ležala vzorka skaly na modrom zamatovom vankúši a šéf NASA Dan Goldin oslovil prítomných slovami: „Nie dnes alebo zajtra budeme vedieť, či existuje iba život na Zemi,“čo sa ukázalo byť skvelým spôsobom. priťahovať pozornosť novinárov.
Potom vedci z NASA hovorili o tom, čo bolo o týchto skalách určite známe. Štúdie ukázali, že sa vytvorili na Marse asi pred 4,5 miliardami rokov. Pol miliardy rokov bola hornina pod povrchom Marsu, ale po objavení sa prasklín na povrchu Marsu v dôsledku meteorických nárazov bola voda vystavená vode. Nové udalosti sa vyskytli s touto horninou asi pred 16 miliónmi rokov, keď na Mars padol vesmírny objekt, možno asteroid, v dôsledku čoho bol do okolitého priestoru vrhnutý zlomok marťanskej kôry.
Po miliónoch rokov vo vesmíre tento fragment spadol do Antarktídy len pred 16 000 rokmi. V roku 1957 autor sci-fi James Blish vydal román Studený rok, ktorý sa zameriaval na skalu nájdenú v Arktíde a ukázalo sa, že je pozostatkom planéty zničenej Marťanmi počas vojny dvoch svetov, vďaka ktorej hrdina zvolal: „Dejiny vesmíru v kocke ľad! “Udalosti na konferencii NASA boli menej dramatické, aj keď noviny sa snažili tento príbeh premýšľať.
Hornina, ktorú objavila NASA, obsahovala uhličitany podobné tým, ktoré sa tvoria na našej planéte za účasti baktérií. Zistili sa tiež jemnozrnné sulfidy železa a ďalšie minerály, ktoré sa podobajú odpadovým produktom baktérií. Okrem toho sa pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu identifikovali drobné štruktúry, ktoré by mohli byť fosílnymi zvyškami marťanských baktérií - boli ponorené tak hlboko, že sa nemohli na Zemi tvoriť.
Úradníci NASA, ktorí sa nechceli hanbiť, mali po ruke vedca, ktorý tvrdil, že tieto štruktúry sú príliš malé na to, aby boli baktériami, a zdá sa, že uhličitany sa vytvorili pri veľmi vysokých teplotách nezlučiteľných so životom. Jeho skeptické poznámky však v žiadnom prípade nemohli zabrániť tomu, aby sa v novinách objavili obrovské kričiace titulky: „Život na Marse!“
Následná diskusia o tejto otázke vedcami sa uskutočnila na základe vedeckej terminológie, ktorá môže odradiť každého novinára. Tento problém by sa mohol vyriešiť, ak by sa mohol otvoriť jeden z týchto malých fosílnych markíz. Keby sme našli bunkovú stenu alebo ešte lepšie fragment bunky, dostali by sme odpoveď.
Bohužiaľ neexistuje žiadna vyvinutá metodika pre takýto výskum. Keď bude odpoveď prijatá, aj keď je pozitívna, mnohí vedci pravdepodobne povedia, že to len dokazuje, že život vo forme baktérií existoval na Marse, ako aj na Zemi. Nebude to dôkaz, že život vznikol na Marse a bol prinesený na našu planétu (alebo naopak) a nepotvrdí to teóriu panspermie. Teraz však už nie je možné tvrdiť, že neexistujú vôbec dôvody predpokladať takéto možnosti.
J. Malone