Narodziny życia na Ziemi nie byłyby możliwe bez interwencji z kosmosu

Artykuł/Nauka 07.10.2017
Narodziny życia na Ziemi nie byłyby możliwe bez interwencji z kosmosu

Narodziny życia na Ziemi nie byłyby możliwe bez interwencji z kosmosu

Pomimo naszych ogromnych postępów w nauce i najszczerszych starań, nadal nie udało nam ustalić pochodzenia życia na Ziemi. Z najnowszych badań wynika, że nie powinniśmy ograniczać poszukiwań tylko do naszej planety.

Nie wchodząc zbytnio w szczegóły: teorie są dwie. Pierwsze organizmy żywe powstały gdzieś w morzu albo… nie w morzu. Druga teoria mówi o narodzinach życia w wodzie na polach geotermalnych. Mówiąc w skrócie: życie powstało w jakimś gorącym, naturalnym kociołku, w którym panowały akurat sprzyjające ku temu warunki.

Zwolennikiem tej drugiej wersji był Charles Darwin, twórca teorii ewolucji. Nie dysponował on jednak żadnymi twardymi dowodami na poparcie tej tezy. Po prostu tak mu się wydawało. Dlatego o “ciepłym, płytkim stawie” wspominał on tylko w listach do znajomych. Od czasu domysłów Darwina nie posunęliśmy się zbyt daleko w poszukiwaniach. Ale ważne jest, że się poruszamy.

Pochodzenie życia na Ziemi – Darwin mógł mieć rację od samego początku.

pochodzenie zycia na ziemi biogeneza
Zgodnie z domysłami Darwina, życie powstało w jakiejś ciepłej, spokojnej sadzawce. Na zdjęciu widzicie Morning Glory Pool – gorące źródła w Yellowstone. Źródło: Wikipedia

Najnowszym głosem w sprawie pochodzenia życia na Ziemi są badania opublikowane przez zespół naukowców z niemieckiego instytutu Maxa Plancka i kanadyjskiego McMaster University. Ben K.D. Pearce, astrobiolog z McMaster University, współautor tej publikacji uważa, że teoria gorących źródeł ma po prostu najwięcej sensu. Przynajmniej na razie.

Skąd ten pogląd? I dlaczego gorące źródła są bardziej prawdopodobnym miejscem biogenezy, niż morskie głębiny? Pierwszą wskazówką, o której wspominają naukowcy, jest skład chemiczny oceanu. Bardzo dobrze tłumaczy to Armen Mulkidjanian z niemieckiego Uniwersytetu w Osnabruck. Powołuje się on na coś, co nazywa chemiczną zasadą konserwacji. Zasada ta mówi, że biochemiczna architektura dowolnego organizmu wywodzi się bezpośrednio ze środowiska, w którym taki organizm powstał.

Porównując proporcje potasu i sodu w wodzie morskiej i protokomórkach – związkach, które zapoczątkowały życie na Ziemi, można stwierdzić, że zasada ta została naruszona. Protokomórki zawierają w sobie bowiem 10x więcej potasu, niż sodu. W wodzie morskiej z kolei przeważa sód w proporcji 4:1. Nie mam tu żadnej błyskotliwej analogii, wybaczcie. Mulkidjanian uważa, że jeśli pierwsze formy życia rzeczywiście powstałyby w oceanie, ich skład chemiczny byłby po prostu nieco inny.

Mimo to, narodziny życia w morzu to nadal możliwa wersja wydarzeń.

pochodzenie zycia na ziemi biogeneza
Nadal nie możemy wykluczyć, że życie narodziło się w morskich głębinach, gdzieś w pobliżu jakiegoś komina hydrotermalnego. Źródło: A. D. Rogers

Zanim przejdziemy dalej chcę tylko zaznaczyć, że ta niezgodność w proporcjach jest tylko poszlaką. Teoria wskazująca ocean, jako miejsce narodzin życia nadal ma swoich zwolenników i nie należy ich wyśmiewać. Taka ewentualność nadal bowiem jest bardzo możliwa. Wystarczyłaby jakaś niewielka (w skali całej planety) anomalia i tyle.

Popularne sub-teorie zwolenników teorii oceanicznej twierdzą, że bardzo ważną rolę, jeśli chodzi o narodziny życia odegrały podwodne kominy geotermalne. Jednym z miejsc, w którym mogło rzeczywiście dojść do zjawiska biogenezy jest Zaginione Miasto. Pod tą romantyczną nazwą kryje się pole kominów geotermalnych na północnym Atlantyku. Jakieś 15 km na zachód od Grzbietu Śródatlantyckiego na szczycie podwodnego masywu atlantydzkiego.

Związana z tym miejscem hipoteza zakłada, że w Zaginionym Mieście mogły powstać kiedyś związki organiczne na bazie ditlenku węgla. Związek ten powstaje w procesie przekształcania się perodotytu (to taka skała) w serpentynit (to taka inna skała). Do tej transformacji potrzebna jest oczywiście wyższa temperatura, zapewniana przez kominy geotermalne. Jeśli chcielibyście zgłębić ten temat, to fachowo nazywa się to metosomatozą hydrotermalną.

Najwygodniej byłoby jednak w ciepłej sadzawce, przy deszczu meteorytów.

pochodzenie zycia na ziemi biogeneza
To oczywiście tylko wyobrażenie ilustratora, ale tak rzeczywiście mogły wyglądać warunki, w których narodziło się życie. Źródło: Instytut Astrobiologii NASA.

Pearce wraz z zespołem twierdzą jednak, że bardziej prawdopodobnym miejscem, w którym mogło dojść do powstania życia są niezliczone jeziora, sadzawki i stawy geotermalne. Jest to znacznie bardziej przyjazne środowisko, niż głębia oceanu. Do tego takie płytkie sadzawki są o wiele bardziej podatne na interwencję z kosmosu, która mogła być kluczowym czynnikiem jeśli chodzi o biogenezę.

Nie, nie, nie mówię tu o żadnej teorii Inteligentnego Projektu i zaawansowanej cywilizacji Obcych. Chociaż tak zapewne byłoby o wiele ciekawiej. Zamiast tego musimy zacząć od bliższego przyjrzenia się kwasowi rybonukleinowemu (RNA) i hipotezie świata RNA.

Według tej hipotezy, cząsteczki RNA ze swoją zdolnością do samoreplikacji były pierwszymi “organizmami” (określenie to jest bardzo na wyrost, ale chyba zrozumiecie o co mi chodzi), które podlegały zasadom ewolucji biologicznej.

— Swojego czasu była to dominująca i zarazem jedyna forma życia występująca na Ziemi – mówi Pearce.

No dobra, czyli RNA było pierwszym pełnoprawnym prekursorem całego życia na Ziemi. Jak powstało? Jak pewnie wiecie, RNA zbudowane jest m.in. z zasad azotowych nukleotydów. Z kolei trzonem tych zasad są reaktywne formy wodoru, które – zdaniem naukowców – nie mogły powstać w tamtym czasie, na (jeszcze) martwej Ziemi.

No ale od czego jest przestrzeń kosmiczna? Zdaniem Pearce’a związki zawierające wodór, takie jak amoniak, czy cyjanek wodoru mogły wchodzić między sobą w reakcje w przestrzeni kosmicznej, tworząc tam niezbędne nukleotydy.

— Te molekuły musiały przybyć z kosmosu – mówi Pearce.

Teoria ta jest nad wyraz “zgrabna”. Niezbędne substancje chemiczne, utworzone w przestrzeni kosmiczne dotarły na Ziemię na pokładzie meteorytów, które w tamtych czasach nie oszczędzały naszej planety. Kilka takich odłamków “z wkładką” wylądowało w jakiejś przyjemnej sadzawce, gdzieś na końcu świata i tak powstało RNA. Potem pojawiły się protokomórki, pierwsze bakterie, aż w końcu z tego całego przypadkowego bałaganu wyłonił się pierwszy homo-sapiens i zaczął zastanawiać się, o co w tym wszystkim chodzi.

Czy tak delikatne związki chemiczne mogły przetrwać lądowanie na naszej planecie?

pochodzenie zycia na ziemi biogeneza
W odpowiednich okolicznościach i przy odpowiednio długim czasie, wystarczy szansa jedna na milion albo jeszcze mniejsza. Źródło: NASA

Jeśli interesowaliście się wcześniej tematem biogenezy z pewnością słyszeliście już o tym, że chemia niezbędna do stworzenia życia przybyła do nas z kosmosu. Coś podobnego sugerował m.in. Carl Sagan. Do niedawna jednak większość naukowców wątpiła w taki scenariusz, twierdząc, że nukleotydy niezbędne do powstania RNA są zbyt delikatne, żeby przeżyć w środowisku bombardowanym chociażby przez promienie ultrafioletowe.

Dlatego też wspólna publikacja naukowców z Instytutu Maxa Plancka i Uniwersytetu Mcmaster jest taka ważna. Pearce i jego koledzy jako pierwsi w swoich modelach komputerowych uwzględnili wiedzę z takich dziedzin nauki, jak biologia, geofizyka, czy astrofizyka. Z przeprowadzonych przez nich symulacji wynika, że nukleotydy rzeczywiście mogły przetrwać podróż na Ziemię.

Teorię trzeba teraz sprawdzić w symulatorze planety.

Kolejnym krokiem, jeśli chodzi o sprawdzenie tej teorii będą testy laboratoryjne. Na kanadyjskim Uniwersytecie McMaster powstaje obecnie symulator planety, w którym naukowcy chcą odtworzyć warunki, które panowały na samym początku naszej planety. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem i w takich warunkach uda się doprowadzić do (mniej lub bardziej) spontanicznego powstania RNA, na naukowców z pewnością czekać będzie nagroda Nobla.

Nam z kolei taka wiedza może przydać się w przyszłości, podczas kolonizacji planet. Mając “przepis na życie” i odpowiednio długoterminowe plany, moglibyśmy wykorzystywać tę wiedzę do terraformowania nowych planet.

Wątpię jednak, żeby ktokolwiek z nas dożył do czasów, w których powyższy akapit przestanie brzmieć aż tak niedorzecznie.

Dołącz do dyskusji