I det kosmiske hierarkiet er jorden og stjernen som den dreier seg om, så å si, fremdeles i spedbarn. Jorden ble dannet av stoffet som ble igjen etter fødselen av solen for 4,6 milliarder år siden, mens alderen på universet som helhet anses å være 11-16 milliarder år. Som under dannelsen av alle planeter, var det innledende stadiet av planeten vår så turbulent at det nesten ikke er mulig å forestille seg.
Og selv etter at kloden tok form, ble overflaten smeltet i ytterligere 600 millioner år, overoppheting var forårsaket av varme som kom fra innsiden, fra jordens kjerne, og av asteroide bombardement utenfra, noe som økte temperaturen i de fordampende havene til kokepunktet. I løpet av denne perioden, som noen av geologene kaller Hed, regjerte helvete virkelig på planeten vår.
Etter at den konstante bombardementet av asteroider opphørte, og de gjenværende asteroider var i visse bane og knapt kunne skade jorden, dannet karbon, nitrogen, hydrogen og oksygen i forskjellige kombinasjoner "aminosyrer og annet grunnleggende bygningsmateriale av levende materiale." Som nobelprisvinneren Christian de Duve skrev i sin bok Life-giving Dust, publisert i 1995, "produktene fra disse kjemiske prosessene, avsatt av atmosfærisk nedbør, kometer og meteoritter, dannet gradvis det første organiske stoffet på den livløse overflaten av vår nylig kondenserte planet."
Denne karbonrike filmen har blitt påvirket av både prosesser som foregår i jorden selv og av de fallende kroppens rom på overflaten; effekten av ultrafiolett stråling var mange ganger sterkere enn for tiden, fordi vi nå er beskyttet av jordens atmosfære. Alle disse materialene ble etter hvert avsatt i sjøene, og som den fremtredende forskeren JB Haldane skrev i sin berømte artikkel fra 1929, "de eldste havene hadde konsistensen av varm, utvannet buljong."
Hovedbiproduktet av disse prosessene var noe tyktflytende, brunaktig, kalt "gummy", "sticky" og med andre ord vekke minner fra barndommen. De som motsetter seg Charles Darwins konklusjon om at mennesket er en slektning av sjimpanser og orangutanger, satte faktisk en person før denne siste fornærmelsen - vi kom fra en slags slim!
Så vi har en primær "buljong" der mye noe klissete blandes overalt. Hvordan kan livet på jorden oppstå fra dette råstoffet? Det er her det virkelige mysteriet begynner. Det er generelt akseptert at den avgjørende rollen ble spilt av RNA - ribonukleinsyre, en nær slektning av DNA, som bestemmer den genetiske koden til mennesker og andre levende ting. Og likevel er det fortsatt mange tvister om hvordan, når og hvor livet faktisk oppsto. La oss se kort på noen av problemene som fremmer disse diskusjonene.
I lang tid trodde biologer og kjemikere at livet på jorden burde ha oppstått tidligere enn en milliard år etter at planeten var avkjølt og den intense bombardementen av den av asteroider stoppet, og dette skjedde for rundt 3,8 milliarder år siden. Derfor følger det at livet på jorden ikke har eksistert i mer enn 2,8 milliarder år. Men geologiske bevis, og til og med organiske fossiler, antyder i økende grad at bakterier allerede eksisterte lenge før det.
Grønlands Isua-formasjon, sammensatt av de eldste bergartene på planeten vår, hvis alder er bestemt til 3,2 milliarder år, inneholder karbon - det viktigste byggematerialet til alle kjente livsformer, og i proporsjoner som er karakteristiske for bakteriell fotosyntese. Mange biologer konkluderer med at selv i en så tidlig periode må bakterier ha eksistert, og i så fall var det mer primitive organismer enn bakterier enda tidligere.
Salgsfremmende video:
Relativt nylig oppdaget en geolog fra University of Western Australia, Bigir Rasmussen, i Pilbara-kraton i nordvestlige Australia fossile rester av filamentøse mikroorganismer i alderen 3,5 milliarder år, samt "mulige" fossiler som dateres tilbake til 3,235 milliarder år siden, i brøt ut vulkanavsetninger i det vestlige Australia. På grunn av slike funn oppstår det et alvorlig problem: livets opprinnelse blir utsatt til 200 tusen år etter slutten av Hed-perioden, som mange biologer vurderer som ganske kort tid til de nødvendige kjemiske prosessene skal finne sted.
Rasmussens nyere funn, rapportert i juni 1999 i Nature, reiser et annet dilemma. Fordi biomolekyler som er nødvendige for levende stoffer, som proteiner og nukleinsyrer, er veldig skjøre og overlever bedre ved lavere temperaturer, har mange av kjemikerne lenge vært overbevist om at livet på jorden burde ha oppstått ved lave temperaturer, kanskje til og med negativt … Og likevel gravde Rasmussen opp sine mikroskopiske filamenter i materialet som opprinnelig lå nær vulkanens ventilasjon, hvor temperaturen var ekstremt høy.
Faktisk er de eldste organismer som fortsetter å eksistere i dag, bakterier som lever i bevarte vulkanske ventiler eller i kilder med vanntemperaturer opp til 110 ° C. Eksistensen av disse eldgamle bakteriene i ventilasjonene av vulkaner gir sterkt bevis til fordel for antakelsen om høye temperaturforhold for livets opprinnelse på jorden, støttet av andre forskere.
En av tilhengerne av synet på livets opprinnelse på jorden under kalde forhold er Stanley Miller, som øyeblikkelig ble berømt i 1953 etter å ha gjennomført en serie eksperimenter ved University of Chicago. Han var da en doktorgradsstudent og studerte sammen med Nobelprisvinnende kjemiker Harold Urey, som vant Nobelprisen for å oppdage tungt hydrogen kalt deuterium. I følge Yuri bestod planetens atmosfære opprinnelig av en blanding av molekyler av hydrogen, metan, ammoniakk, vanndamp og var spesielt rik på hydrogen. (Merk at oksygen bare var til stede i sammensetningen av vanndamp. Det var først etter livets oppkomst i atmosfæren at oksygen begynte å vises som et resultat av frigjøring av karbondioksid under fotosyntesen, noe som til slutt førte til utvikling av mer komplekse biologiske former.)
Miller fremstilte en blanding av elementene Yuri indikerte i et forseglet kar og utsatte det i flere dager for elektriske utladninger som simulerte lynet. Til hans overraskelse dukket det opp en rosa lys i glasskaret, og analyse av resultatene som ble oppnådd avslørte tilstedeværelsen av to aminosyrer (en komponent av alle proteiner), så vel som andre organiske stoffer, som antas å være dannet av levende celler. Dette eksperimentet, som hans leder motvillig godkjente, gjorde ikke bare Miller berømt, men førte også til fremveksten av et nytt vitenskapsfelt - abiotisk kjemi, som hovedoppgaven var produksjon av biologiske stoffer under forhold som antas å eksistere på jorden før livets oppkomst.
Ordet "vurdere" er avgjørende her. Antagelser om sammensetningen av jordens atmosfære før livet utviklet seg på planeten vår endres hele tiden. Og selv om mange eksperimenter ble utført etter Millers arbeid i 1953, førte de ikke til resultater som kunne assosieres med begrepet "liv", til tross for dannelsen av forskjellige slags organiske molekyler i dem. Som De Duve bemerker i Livgivende støv, blir slike eksperimenter ofte utført “under mer motiverte forhold enn det som er nødvendig for en virkelig abiotisk prosess.
Blant alle disse eksperimentene forblir Millers originale eksperiment klassisk. Det var praktisk talt den eneste som ble unnfanget utelukkende med det formål å gjenskape plausible prebiologiske forhold uten intensjonen om å oppnå et spesifikt sluttprodukt. Det er med andre ord alltid ganske enkelt å organisere et eksperiment på en slik måte at det mest sannsynlig får ønsket resultat, men de eksperimentelle forholdene vil være for passende.
I det minste i slike eksperimenter var det ikke mulig å gjengi liv selv i sin mest elementære form - i form av en egen celle uten en kjerne. Som Nicholas Wade skrev i sin New York Times-artikkel fra juni 2000 om Rasmussens siste oppdagelse, "De mest intense forsøkene fra kjemikere på å lage molekyler i laboratoriet som er typisk for levende stoffer, har bare vist at det er en djevelsk vanskelig oppgave."
Dermed er hovedproblemene konsentrert om to hovedlinjer av forskning for å fastslå hvordan livet på jorden oppsto. Øyeblikket for livets opprinnelse skyves enda lenger inn i fortiden, slik at det tilsynelatende er for lite tid igjen til at de kjemiske prosessene som er nødvendige for at livets opprinnelse skal finne sted. Og disse kjemiske reaksjonene i seg selv, som før, forblir like mystiske.
Til tross for kolossale tekniske fremskritt og en enorm mengde akkumulerte genetiske data, er Stanley Millers eksperiment fra 1953 tilnærmet det eneste overbevisende resultatet av slik forskning. Likevel vakte oppdagelsen i tvil - mange av forskerne mener nå at balansen mellom elementene han brukte basert på arbeidet til sin leder G. Juri var feil. Når forholdet mellom komponentene endres, dannes ikke aminosyrene oppnådd av Miller.
På grunn av nye vanskeligheter har hele bildet av livsutviklingen blitt mer uklar. En gang virket det som om det tydelig kunne spores av fylogenetiske (genealogiske) trær som gjenspeiler den evolusjonshistorien til en organisme helt fra dens røtter. Filogenetiske trær ble først bygget på 1800-tallet i samsvar med Charles Darwins teori for å tydelig demonstrere evolusjonshistorien til individuelle grupper av dyr. Det første forgrenede treet ble bygget av den tyske evolusjonsbiologen Ernst Haeckel (som også foreslo begrepet "økologi").
Oppdagelsen av DNA gjorde det mulig å lage slike fylogenetiske trær ikke bare for dyr og planter, men også for deres genetiske materiale, noe som gjorde det mulig å forstå mye dypere prosesser som ligger til grunn for begrepet "liv". For å få stamtavler, foretar forskere en sammenlignende analyse av sekvensene til de molekylære byggesteinene til nukleinsyrer (nukleotider) eller aminosyrer i proteiner. Resultatene blir sammenlignet for forskjellige organismer.
Basert på mekanismene for forgrening av evolusjon og mutasjoner, ved bruk av denne teknikken, er det mulig å bestemme avstandene mellom to grener på det fylogenetiske treet, det vil si å finne ut i hvilken grad to arter har beveget seg bort fra sin felles stamfar og fra hverandre. (I tillegg har denne metoden hjulpet forskere med å finne alderen til de eldgamle organismer som fremdeles eksisterer i dag i super varme vulkanske ventiler.) Oppgaven med å utføre en komparativ analyse av sekvenser er kanskje lettest å forstå om vi tegner en analogi med et ordspill der man blir spurt et langt ord med mål om å danne så mange korte ord som mulig ut fra dets bokstaver.
På slutten av 1970-tallet anvendte Carl Wose fra University of Illinois sekvens-komparativ analyse til RNA-molekylene som finnes i alle levende ting, noe som resulterte i et mer komplekst fylogenetisk tre enn antatt. De tre hovedgrenene av treet tilsvarte de tre grunnleggende riket av levende organismer: prokaryoter, archaea og eukaryoter. Prokaryoter er mikroorganismer som bakterier.
Woses foreslåtte nye underavdeling - archaea - inkluderer en andre gruppe bakterier som finnes på veldig varme steder på jorden, for eksempel varme kilder. Eukaryoter er organismer som består av store celler som har en dannet kjerne; dette inkluderer alle flercellede organismer - planter og dyr, inkludert mennesker.
Men siden begynnelsen av 1980-tallet, da flere genomer er blitt dekodet over alle tre kongedømmene, har bildet blitt mer usikkert. Trær basert på andre gener enn Wases opprinnelige proteinmodell viste seg å være helt forskjellige. I tillegg omorganiseres gener på overraskende, til og med uventede måter. Disse variasjonene gjør det ekstremt vanskelig å spore slike gener tilbake til vanlige forfedre, og, enda mer ubehagelig, antyder at det primære genet - grunnleggeren av livet - i seg selv hadde en ganske sammensatt struktur, mer sammensatt enn det”originale” genet skulle ha hatt.
Den eneste sannsynlige løsningen på dette problemet er å anta at i stedet for å vokse hele tiden oppover for å danne vertikale grener i de tidlige stadiene av livsutviklingen, ga treet fra seg laterale grener, og noen gener ble overført horisontalt. Denne ideen støttes av det faktum at selv i dag bakterier kan overføre noen gener i horisontal retning, inkludert dessverre de gener som gjør bakterier resistente mot antibiotika. Denne konklusjonen betyr at livets tre, i stedet for å ha en vakker rett stamme, blir til noe som ligner et maleri av Jackson Pollock. Dette er ikke nedslående for å si det mildt.
Men Karl Wose var ikke flau. Han antok at en encellet organisme, som i lang tid ble ansett som den opprinnelige livsformen, kan ha vært en slags koloni, bestående av flere typer celler, i stand til ganske enkelt å utveksle genetisk informasjon horisontalt. Noen forskere er forvirret av denne opplevde lettheten. Det betyr at mekanismen for replikasjon (reproduksjon) av gener, som er observert i DNA og er en ganske presis mekanisme, utviklet i celler først på et senere tidspunkt. Kolonien måtte til slutt stige til et høyere utviklingstrinn, da hver organisme tok sin egen form. Men når skjedde dette?
Så hvordan ble livet på jorden til?
I dag tilskriver eksperter helt andre datoer til øyeblikket da slanke DNA-trær begynte å danne vertikale grener - i området fra bare en milliard år siden og nesten til de tidligere antatte 4 milliarder årene. Som i situasjonen med teorien om Big Bang i universets opprinnelse, takket være nye funn og måleinstrumenter etter hvert som kunnskapen vår utvides, er ikke teoriene om livets opprinnelse på jorden forenklet, men mer kompliserte. Av denne grunn har andre forklaringer på fremveksten av livet, lenge avvist som fantastiske, beholdt noen støttespillere.
Kan liv ha blitt brakt til jorden fra det omkringliggende rommet? Asteroider, meteoritter og kometer inneholder selvfølgelig elementene som danner byggesteinene til levende materie, og det er generelt akseptert at livet på jorden oppsto fra en kombinasjon av slike materialer - allerede eksisterende på jorden og brakt fra verdensrommet. Men byggemateriale er en ting, og livet i seg selv er en helt annen. Noen fremtredende forskere er av den oppfatning at det primære livet ble brakt til planeten vår fra verdensrommet som allerede er fullstendig dannet, det vil si ikke bare bestanddeler, men organismer selv. Tilbake i 1821 antydet Sals-Guyonde Montlivol at månen var kilden til liv på planeten vår.
Denne ideen ble gjenopplivet i forhold til Mars i 1890, da den amerikanske astronomen Percival Lovell (som spådde eksistensen av planeten Pluto og beregnet dens bane) sa at kanalene som var synlige på overflaten av den røde planeten bare kunne bygges av intelligente vesener. William Thomson (Lord Kelvin), som utviklet den perfekte temperaturskalaen på slutten av 1800-tallet, antydet at livet ble brakt til planeten vår av meteoritter.
Ingen var mer besatt av slike ideer som den svenske kjemikeren Svante Arrhenius, som mottok Nobelprisen i 1903 for sitt sædarbeid i elektrokjemi. I følge hans teori om panspermia er bakteriesporer spredt i det kalde verdensrommet i stand til å reise lange avstander i en tilstand av suspendert animasjon og er klare til å vekke hvis de møter en gjestfri planet på vei. Han var ikke kjent med problemet med dødelig kosmisk stråling.
Fred Hoyle fremmet en versjon av panspermia-hypotesen i forbindelse med sin teori om et stasjonært univers, som er beskrevet i Ch. 1. Hoyle gikk så langt som å hevde at epidemier som den spanske influensapandemien fra 1918 var forårsaket av bakterier fra verdensrommet, og at den menneskelige nesen hadde utviklet seg for å forhindre at rombårne patogener kom inn i kroppen.
Francis Crick (som mottok Nobelprisen i medisin i 1962 med James Watson og Maurice Wilkins for oppdagelsen av DNA-dobbelt heliksen) og grunnleggeren av prebiologisk kjemi, Leslie Orgel, gikk enda lenger, og støttet ideen om at livet ble "seedet" på jorden av representanter for det høyt utviklede utenomjordiske sivilisasjon. De kalte denne hypotesen "rettet panspermia."
UFO-tilhengerne er selvfølgelig glade for å ha nobelprisvinneren Scream blant sine støttespillere, og science fiction-forfattere er alltid klare til å hoppe på denne typen ideer. Lovells Martian Canals inspirerte HG Wells til en viss grad i den berømte War of the Worlds, utgitt i 1898. Mens mange respekterte forskere åpent protesterer mot ideen om panspermia, enten direkte eller indirekte, er noen mer forsiktige.
Christian de Duve skrev: "Med så kjente støttespillere kan panspermia-hypotesen neppe avvises uten detaljert analyse," til tross for at slike teorier, etter hans mening, ikke har noen overbevisende bevis. Denne konklusjonen ble gjort i 1995, men neste år gikk hele verden rundt overskriftene med en uttalelse fra NASA.
NASA-rapporten relatert til en av bergartene som ble oppdaget i 1984 i Antarktis. Prøvene var fragmenter av en meteoritt kalt SNCs (uttales som "snix") - en forkortelse for navnene på stedene der de tre første slike fragmentene ble funnet, Shergotty - Nakhla - Chassigny. På en pressekonferanse dedikert til denne begivenheten, lå et utvalg av berget på en blå fløyelspute, og lederen av NASA Dan Goldin henvendte seg til de tilstedeværende med ordene: "Ikke i dag eller i morgen vil vi vite om bare liv eksisterer på Jorden," som viste seg å være en flott måte tiltrekke journalisters oppmerksomhet.
Da snakket forskere fra NASA om det som absolutt var kjent om disse bergartene. Studier har vist at de dannet seg på Mars for rundt 4,5 milliarder år siden. I en halv milliard år var berget under overflaten av Mars, men etter at det oppstod sprekker på overflaten av Mars som følge av meteoriske påvirkninger, ble den utsatt for vann. Nye hendelser skjedde med denne bergarten for rundt 16 millioner år siden, da en romgjenstand, kanskje en asteroide, falt på Mars, som et resultat av at et fragment av Marsskorpen ble kastet ut i det omkringliggende rommet.
Etter å ha reist i verdensrommet i millioner av år, falt dette fragmentet i Antarktis for bare 16 000 år siden. Tilbake i 1957 ga science fiction-forfatter James Blish ut romanen Cold Year, som fokuserte på klippen som ble funnet i Arktis og viste seg å være restene av en planet ødelagt av martianerne under krigen mellom to verdener, noe som fikk helten til å utbryte: "Universets historie i en kube is! " Hendelsene på NASA-konferansen var mindre dramatiske, selv om aviser gjorde sitt beste for å skildre historien.
Bergarten, oppdaget av NASA, inneholdt karbonater som ligner de som dannes på planeten vår med deltagelse av bakterier. Det ble også funnet finkornet jernsulfider og andre mineraler som ligner avfallsstoffer fra bakterier. Ved å bruke et skannende elektronmikroskop ble det i tillegg identifisert ørsmå strukturer som kan være fossile rester av marsbakterier - de var nedsenket så dypt at de ikke kunne danne seg på jorden.
Ikke ønsker å bli flau, hadde NASA-tjenestemenn en forsker på hånden som sa at disse strukturene var for små til å være bakterier, og at karbonater så ut til å ha dannet seg ved svært høye temperaturer som var uforenlig med livet. Imidlertid kunne hans skeptiske kommentarer på ingen måte forhindre utseendet til gigantiske skrikende overskrifter i avisene: "Livet på Mars!"
Den påfølgende diskusjonen av dette problemet av forskere fant sted på grunnlag av vitenskapelig terminologi som kan skremme enhver journalist. Problemet kan løses hvis en av de bittesmå fossile awnene kunne åpnes. Hvis vi finner en cellevegg, eller enda bedre, et fragment av en celle, vil vi få svar.
Dessverre er det ingen utviklet metodikk for slik forskning. Når svaret fortsatt mottas, selv om det er positivt, vil mange forskere sannsynligvis si at dette bare beviser at det eksisterte liv i form av bakterier på Mars, så vel som på jorden. Dette vil ikke være bevis på at livet oppsto på Mars og ble brakt til planeten vår (eller omvendt), og vil ikke bekrefte teorien om panspermia. Men nå kan det ikke lenger argumenteres for at det ikke er grunnlag i det hele tatt å anta slike muligheter.
J. Malone
