Kosmiskajā hierarhijā Zeme un zvaigzne, ap kuru tā griežas, tā teikt, joprojām ir zīdaiņa vecumā. Zeme tika veidota no vielas, kas bija palikusi pēc Saules dzimšanas pirms 4,6 miljardiem gadu, savukārt Visuma vecums kopumā tiek uzskatīts par 11-16 miljardiem gadu. Kā visu planētu veidošanās laikā, mūsu planētas pastāvēšanas sākotnējais posms bija tik nemierīgs, ka to ir gandrīz neiespējami iedomāties.
Un pat pēc tam, kad zemeslode ieguva formu, tās virsma tika izkausēta vēl 600 miljonus gadu, pārkaršanu izraisīja siltums, kas nāca no iekšpuses, no zemes serdes, un asteroīdu bombardēšana no ārpuses, kas paaugstināja iztvaikojošo okeānu temperatūru līdz viršanas temperatūrai. Šajā laika posmā, ko daži ģeologi sauc par Hedu, uz mūsu planētas valda elle patiesi.
Pēc pastāvīgās asteroīdu bombardēšanas tika pārtraukta, un atlikušie asteroīdi atradās noteiktās orbītās un gandrīz nevarēja kaitēt Zemei, ogleklim, slāpeklim, ūdeņradim un skābeklim dažādās kombinācijās "veidojot aminoskābes un citus dzīvu vielu pamata celtniecības materiālus". Kā rakstīja Nobela prēmijas laureāts Kristians de Djūvs savā grāmatā Dzīvības atdeves putekļi, kas publicēts 1995. gadā, "šo ķīmisko procesu produkti, kas nogulsnējušies atmosfēras nokrišņu, komētu un meteorītu ietekmē, pakāpeniski veidoja pirmās organiskās vielas uz mūsu nesen saīsinātās planētas nedzīvās virsmas."
Šo ar oglekli bagāto filmu ir ietekmējuši gan procesi, kas notiek pašā Zeme, gan kosmosa krītošie ķermeņi uz tās virsmas; ultravioletā starojuma ietekme bija daudzkārt spēcīgāka nekā pašreiz, jo tagad mūs aizsargā zemes atmosfēra. Visi šie materiāli galu galā tika noglabāti jūrās, un, kā savā slavenajā 1929. gada rakstā rakstīja ievērojamais zinātnieks JB Haldane, "pirmatnējie okeāni bija kā karsts, atšķaidīts buljons".
Šo procesu galvenais blakusprodukts bija kaut kas viskozs, brūngans, ko sauca par “sveķainu”, “lipīgu” un, citiem vārdiem sakot, bērnības pamodināšanu. Tie, kas iebilst pret Čārlza Darvina secinājumu, ka cilvēks ir šimpanžu un orangutānu radinieks, patiesībā nostāda cilvēku pirms šī pēdējā apvainojuma - mēs nācām no sava veida gļotām!
Tātad, mums ir primārais "buljons", kurā visur tiek sajaukts daudz kaut kas lipīgs. Kā dzīve uz Zemes varētu rasties no šīs izejvielas? Šeit sākas īstā noslēpums. Ir vispārpieņemts, ka izšķirošo lomu spēlēja RNS - ribonukleīnskābe, tuvs DNS radinieks, kas nosaka cilvēku un citu dzīvo lietu ģenētisko kodu. Un tomēr joprojām ir daudz strīdu par to, kā, kad un kur dzīve faktiski radusies. Īsumā apskatīsim dažus jautājumus, kas veicina šīs diskusijas.
Ilgu laiku biologi un ķīmiķi uzskatīja, ka dzīvībai uz Zemes vajadzēja rasties ne agrāk kā miljardu gadu pēc tam, kad planēta atdzisa un apstājās intensīva tās asteroīdu bombardēšana, un tas notika apmēram pirms 3,8 miljardiem gadu. No tā izriet, ka dzīvība uz Zemes pastāv ne vairāk kā 2,8 miljardus gadu. Bet ģeoloģiskie pierādījumi un pat organiskās fosilijas arvien vairāk liek domāt, ka baktērijas pastāvēja jau ilgi pirms tam.
Grenlandes Isua veidojums, kas sastāv no vecākajiem mūsu planētas iežiem, kuru vecums ir noteikts 3,2 miljardi gadu, satur oglekli - visu zināmo dzīvības formu galveno būvmateriālu un proporcijās, kas raksturīgas baktēriju fotosintēzei. Daudzi biologi secina, ka pat tik agrīnā periodā baktērijām vajadzēja pastāvēt, un ja tā, tad vēl agrāk tur bija vairāk primitīvu organismu nekā baktērijas.
Reklāmas video:
Salīdzinoši nesen Pilbāras kratonā Austrālijas ziemeļrietumos ģeologs no Rietumaustrālijas Bigir Rasmussen atklāja pavedienu mikroorganismu fosilās atliekas, kuru vecums ir 3,5 miljardi gadu, kā arī "iespējamās" fosilijas, kas datētas ar laiku pirms 3,335 miljardiem gadu, izcēlās vulkānu atradnes Austrālijas rietumos. Šādu atradumu dēļ rodas nopietna problēma: dzīves sākums tiek atlikts uz 200 tūkstošiem gadu pēc Hed perioda beigām, kuru daudzi biologi uzskata par diezgan īsu laika posmu nepieciešamo ķīmisko procesu norisei.
Nesenāks Rasmusena atradums, par kuru ziņots 1999. gada jūnijā žurnālā Nature, rada vēl vienu dilemmu. Tā kā dzīvām vielām nepieciešamās biomolekulas, piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes, ir ļoti trauslas un labāk izdzīvo zemākā temperatūrā, daudzi ķīmiķi jau sen ir pārliecināti, ka dzīvībai uz Zemes vajadzēja rasties zemā temperatūrā, varbūt pat negatīvā … Un tomēr Rasmusens izraka savus mikroskopiskos pavedienus materiālā, kas sākotnēji atradās netālu no vulkāna atveres, kur temperatūra bija ārkārtīgi augsta.
Faktiski vissenākie organismi, kas turpina pastāvēt arī šodien, ir baktērijas, kas dzīvo konservētos vulkāniskās atveres vai avotos ar ūdens temperatūru līdz 110 ° C. Šo seno baktēriju esamība vulkānu ventilācijas atverēs sniedz pārliecinošus pierādījumus par labu augstās temperatūras apstākļiem Zemes dzīvības izcelsmei, ko atbalsta citi zinātnieki.
Viens no uzskatiem par dzīves uz Zemes izcelsmi aukstos apstākļos ir Stenlijs Millers, kurš uzreiz kļuva slavens 1953. gadā pēc virknes eksperimentu veikšanas Čikāgas universitātē. Pēc tam viņš bija aspirants un studēja pie Nobela prēmijas laureāta ķīmiķa Harolda Ūreja, kurš ieguva Nobela prēmiju par smagā ūdeņraža, ko sauc par deitēriju, atklāšanu. Pēc Jurija teiktā, planētas atmosfēra sākotnēji sastāvēja no ūdeņraža, metāna, amonjaka, ūdens tvaiku molekulu maisījuma un bija īpaši bagāta ar ūdeņradi. (Ņemiet vērā, ka skābeklis bija sastopams tikai ūdens tvaiku sastāvā. Tikai pēc dzīvības parādīšanās atmosfērā skābeklis sāka parādīties oglekļa dioksīda izdalīšanās rezultātā fotosintēzes laikā, kas galu galā noveda pie sarežģītāku bioloģisko formu veidošanās.)
Millers sagatavoja elementu maisījumu, ko Jurijs bija norādījis noslēgtā traukā, un vairākas dienas pakļāva to elektriskām izlādēm, kas imitēja zibeni. Viņam par pārsteigumu stikla burkā parādījās rožains mirdzums, un iegūto rezultātu analīze atklāja divu aminoskābju (visu olbaltumvielu sastāvdaļa), kā arī citu organisko vielu klātbūtni, kuras, domājams, veidoja tikai dzīvās šūnas. Šis eksperiments, kuru viņa vadītājs negribīgi apstiprināja, ne tikai padarīja Milleru slavenu, bet arī noveda pie jauna zinātnes lauka parādīšanās - abiotiskās ķīmijas, kuras galvenais uzdevums bija iegūt bioloģiskas vielas apstākļos, kuri, domājams, eksistē uz Zemes pirms dzīvības parādīšanās.
Vārdam "apsvērt" šeit ir izšķiroša nozīme. Pieņēmumi par zemes atmosfēras sastāvu pirms dzīvības, kas izveidojusies uz mūsu planētas, visu laiku mainās. Un, lai arī pēc Millera darba 1953. gadā tika veikti daudzi eksperimenti, tie neradīja rezultātus, kurus varētu saistīt ar jēdzienu “dzīvība”, neskatoties uz dažāda veida organisko molekulu veidošanos tajās. Kā de Duve atzīmē Life Dust Dust, šādi eksperimenti bieži tiek veikti “vairāk izdomātos apstākļos, nekā nepieciešams patiesi abiotiskam procesam.
Starp visiem šiem eksperimentiem Millera oriģinālais eksperiments paliek klasisks. Tas bija praktiski vienīgais, kas paredzēts tikai ticamu prebioloģisko apstākļu atkārtošanai, nedomājot iegūt konkrētu galaproduktu. Citiem vārdiem sakot, vienmēr ir diezgan viegli organizēt eksperimentu tā, lai, visticamāk, iegūtu vēlamo rezultātu, taču eksperimenta apstākļi būs pārāk piemēroti.
Vismaz šādos eksperimentos nebija iespējams reproducēt dzīvību pat visvienkāršākajā formā - atsevišķas šūnas formā bez kodola. Kā Nicholas Wade rakstīja savā 2000. gada jūnija New York Times rakstā par Rasmusena jaunāko atklājumu: "Ķīmiķu visintensīvākie mēģinājumi radīt molekulas, kas raksturīgas dzīvajai vielai, tikai parādīja, ka tas ir velnišķīgi grūts uzdevums."
Tādējādi galvenās problēmas ir koncentrētas uz diviem galvenajiem pētījumu virzieniem, lai noskaidrotu, kā radusies dzīvība uz Zemes. Dzīves izcelšanās brīdis tiek iespiests vēl vairāk pagātnē, tā ka acīmredzami ir palicis pārāk maz laika, lai notiktu ķīmiskie procesi, kas nepieciešami dzīvības izcelsmei. Un šīs ķīmiskās reakcijas, tāpat kā iepriekš, paliek tikpat noslēpumainas.
Neskatoties uz kolosālo tehnikas attīstību un milzīgo uzkrāto ģenētisko datu daudzumu, Stenlija Millera 1953. gada eksperiments ir praktiski vienīgais pārliecinošais šādu pētījumu rezultāts. Neskatoties uz to, pats atklājums radīja šaubas - daudzi zinātnieki tagad uzskata, ka viņa izmantoto elementu līdzsvars, balstoties uz viņa vadītāja G. Juri darbu, bija nepareizs. Kad komponentu attiecība mainās, Millera iegūtās aminoskābes neveidojas.
Jaunu grūtību dēļ visa dzīves evolūcijas aina ir kļuvusi neskaidra. Kādreiz šķita, ka to var skaidri izsekot filoģenētiskiem (ģenealoģiskiem) kokiem, kas atspoguļo organisma evolūcijas vēsturi jau no pašām saknēm. Filoģenētiskie koki pirmo reizi tika uzbūvēti 19. gadsimtā saskaņā ar Čārlza Darvina teoriju, lai skaidri parādītu atsevišķu dzīvnieku grupu evolūcijas vēsturi. Pirmo sazaroto koku uzcēla vācu evolūcijas biologs Ernsts Hekkels (kurš arī ierosināja terminu "ekoloģija").
DNS atklāšana ļāva radīt šādus filoģenētiskus kokus ne tikai dzīvniekiem un augiem, bet arī to ģenētiskajam materiālam, kas ļāva daudz dziļāk izprast procesus, kas ir jēdziena “dzīvība” pamatā. Ģenealoģisko koku iegūšanai pētnieki veic olbaltumvielu nukleīnskābju (nukleotīdu) vai aminoskābju molekulāro celtniecības bloku secību salīdzinošu analīzi. Rezultāti tiek salīdzināti dažādiem organismiem.
Balstoties uz evolūcijas un mutāciju sazarošanas mehānismiem, izmantojot šo paņēmienu, ir iespējams noteikt attālumus starp diviem filoģenētiskā koka zariem, tas ir, noskaidrot, cik lielā mērā divas sugas ir attālinājušās no sava kopīgā senča un viena no otras. (Turklāt šī metode ir palīdzējusi zinātniekiem atrast seno organismu vecumu, kas mūsdienās pastāv vēl karstākā vulkāna atverēs.) Varbūt visvienkāršāk ir saprast secību salīdzinošās analīzes uzdevumu, ja mēs uzzīmējam analoģiju ar vārdu spēli, kur tiek lūgts garš vārds ar mērķi no tā veidojošajiem burtiem izveidot pēc iespējas vairāk īsu vārdu.
70. gadu beigās Karls Vose no Ilinoisas universitātes piemēroja secīgo salīdzinošo analīzi RNS molekulām, kas atrodamas visās dzīvajās lietās, kā rezultātā filoģenētiskais koks bija sarežģītāks, nekā paredzēts. Trīs galvenās koka zari atbilda trim dzīvu organismu pamata valstībām: prokariotiem, arhaea un eukariotiem. Prokarioti ir mikroorganismi, piemēram, baktērijas.
Wose piedāvātajā jaunajā apakšnodalījumā - archaea - ietilpst otra baktēriju grupa, kas atrodama ļoti karstajās Zemes vietās, piemēram, karstajos avotos. Eikarioti ir organismi, kas sastāv no lielām šūnām, kurām ir izveidots kodols; tas ietver visus daudzšūnu organismus - augus un dzīvniekus, ieskaitot cilvēkus.
Bet kopš 80. gadu sākuma, kad visās trīs valstībās ir atšifrēts vairāk genomu, aina ir kļuvusi neskaidrāka. Koki, kuru pamatā ir gēni, izņemot Wase sākotnējo olbaltumvielu modeli, izrādījās pilnīgi atšķirīgi. Turklāt gēni tiek pārkārtoti pārsteidzošos, pat negaidītos veidos. Šīs variācijas ārkārtīgi apgrūtina šādu gēnu izsekošanu pie parastajiem senčiem, un, kas vēl nepatīkamāk, liek domāt, ka primārajam gēnam - dzīvības dibinātājam - pašam bija diezgan sarežģīta struktūra, sarežģītāka nekā vajadzētu būt “oriģinālajam” gēnam.
Vienīgais iespējamais šīs problēmas risinājums ir pieņemt, ka tā vietā, lai dzīvības attīstības sākumposmā visu laiku augtu augšup, lai veidotu vertikālus zarus, koks izdalīja sānu zarus, un daži gēni tika pārnesti horizontāli. Šo ideju atbalsta fakts, ka pat mūsdienās baktērijas var pārnest dažus gēnus horizontālā virzienā, ieskaitot, diemžēl, tos gēnus, kas baktērijas padara izturīgas pret antibiotikām. Šis secinājums nozīmē, ka dzīvības koks tā vietā, lai būtu skaists taisns stumbrs, pārvēršas par kaut ko līdzīgu Džeksona Polloka gleznai. Tas vismazāk attur.
Bet Kārlis Vaize nebija samulsis. Viņš izvirzīja hipotēzi, ka vienšūnu organisms, kas ilgu laiku tika uzskatīts par sākotnējo dzīvības veidu, iespējams, bija sava veida kolonija, kas sastāv no vairākiem šūnu veidiem, kas spēj diezgan viegli apmainīties ar ģenētisko informāciju horizontāli. Dažus zinātniekus mulsina šī uztvertais vieglums. Tas nozīmē, ka gēnu replikācijas (reproducēšanas) mehānisms, kas tiek novērots DNS un ir diezgan precīzs mehānisms, šūnās attīstījās tikai vēlāk. Kolonijai galu galā vajadzēja pakāpties augstākā attīstības pakāpē, kad katrs organisms ieguva savu formu. Bet kad tas notika?
Tātad, kā radās dzīve uz zemes?
Mūsdienās eksperti piedēvē pavisam citus datumus brīdim, kad slaidajiem DNS kokiem sāka veidoties vertikālas filiāles - diapazonā no tikai pirms miljardiem gadu un gandrīz līdz iepriekš pieņemtajiem 4 miljardiem gadu. Tāpat kā situācijā ar Visuma izcelsmes lielā sprādziena teoriju, pateicoties jauniem atklājumiem un mērīšanas metodēm, mūsu zināšanām paplašinoties, teorijas par dzīvības izcelsmi uz Zemes nav vienkāršotas, bet sarežģītas. Šī iemesla dēļ citi dzīves parādīšanās skaidrojumi, kas ilgi tika noraidīti kā fantastiski, dažus atbalstītājus ir saglabājuši.
Vai dzīvību varēja uz Zemi atnest no apkārtējās telpas? Protams, asteroīdi, meteorīti un komētas satur elementus, kas veido dzīvās vielas celtniecības blokus, un ir vispārpieņemts, ka dzīvība uz Zemes radās no šādu materiālu kombinācijas - jau esošiem uz Zemes un atvestiem no kosmosa. Bet būvmateriāls ir viena lieta, un pati dzīve ir pavisam kas cits. Daži ievērojami zinātnieki uzskata, ka primārā dzīvība uz mūsu planētas tika atvesta no jau pilnībā izveidotas kosmosa, tas ir, ne tikai to sastāvdaļām, bet arī pašiem organismiem. 1821. gadā Sals-Gajonde Montlivols ierosināja, ka mēness bija dzīvības avots uz mūsu planētas.
Šī ideja tika atdzīvināta saistībā ar Marsu 1890. gadā, kad amerikāņu astronoms Percival Lovell (kurš paredzēja planētas Plutona eksistenci un aprēķināja tās orbītu) sacīja, ka kanālus, kas redzami uz sarkanās planētas virsmas, var būvēt tikai inteliģentas būtnes. Viljams Thomsons (lords Kelvins), kurš 19. gadsimta beigās izstrādāja perfektu temperatūras skalu, ieteica, ka meteorīti atnesa dzīvību uz mūsu planētas.
Neviens vairs nebija apsēsts ar tādām idejām kā zviedru ķīmiķis Svante Arrhenius, kurš 1903. gadā saņēma Nobela prēmiju par savu galveno darbu elektroķīmijā. Saskaņā ar viņa teoriju par panspermiju baktērijas sporas, kas izkaisītas aukstajā pasaules telpā, spēj pārvietoties lielos attālumos apturētas animācijas stāvoklī un ir gatavas pamosties, ja savā ceļā satiek viesmīlīgu planētu. Viņš nebija pazīstams ar nāvējošā kosmiskā starojuma problēmu.
Freds Hoils reklamēja dažas panspermijas hipotēzes versijas saistībā ar savu teoriju par stacionāro Visumu, kas aprakstīta Ch. 1. Hoils devās tik tālu, ka apgalvoja, ka tādas epidēmijas kā 1918. gada Spānijas gripas pandēmija ir izraisījušas baktērijas no kosmosa un ka cilvēka deguns ir attīstījies, lai slimības izraisītājus neievadītu ķermenī no kosmosa.
Fransiss Kriks (kurš 1962. gadā kopā ar Džeimsu Vatsonu un Maurīsu Vilkinu par DNS dubultās spirāles atklāšanu saņēma Nobela prēmiju medicīnā) un prebioloģiskās ķīmijas dibinātājs Leslijs Orgels devās vēl tālāk, atbalstot ideju, ka uz Zemes dzīvību "iesēj" augsti attīstītā ārpuszemes pārstāvji. civilizācija. Viņi šo hipotēzi sauca par "vērstu panspermiju".
NLO bhaktas, protams, priecājas, ka viņu atbalstītāju vidū ir Nobela prēmijas laureātu kliedziens, un zinātniskās fantastikas rakstnieki vienmēr ir gatavi pārdomāt šāda veida idejas. Lovell's Marsa kanāli zināmā mērā iedvesmoja HG Wells slavenajā pasaules karā, kas tika publicēts 1898. gadā. Lai gan daudzi cienījami zinātnieki tieši vai netieši atklāti protestē pret panspermijas ideju, daži ir piesardzīgāki.
Christian de Duve rakstīja: “Ar šādiem slaveniem atbalstītājiem panspermijas hipotēzi diez vai var noraidīt bez detalizētas analīzes”, neskatoties uz to, ka, viņaprāt, šādām teorijām nav pārliecinošu pierādījumu. Šis secinājums tika izdarīts 1995. gadā, bet nākamajā gadā visa pasaule devās virs virsrakstiem ar NASA paziņojumu.
NASA ziņojums bija saistīts ar vienu no klintīm, kas 1984. gadā tika atklātas Antarktīdā. Paraugi bija meteorīta, ko sauc par SNC, fragmenti (to izrunā ar "snix") - saīsinājums to vietu nosaukumiem, kur tika atrasti pirmie trīs šādi fragmenti, Shergotty - Nakhla - Chassigny. Preses konferencē, kas veltīta šim notikumam, klinšu paraugs gulēja uz zila samta spilvena, un NASA vadītājs Dans Goldins klātesošos uzrunāja ar vārdiem: "Ne šodien vai rīt mēs uzzināsim, vai uz Zemes eksistē tikai dzīvība", kas izrādījās lielisks veids piesaistīt žurnālistu uzmanību.
Tad NASA zinātnieki runāja par to, kas noteikti bija zināms par šīm klintīm. Pētījumi liecina, ka tie izveidojās uz Marsa pirms apmēram 4,5 miljardiem gadu. Pusmiljarda gadu laikā klints atradās zem Marsa virsmas, bet pēc tam, kad uz Marsa virsmas meteorisko triecienu rezultātā parādījās plaisas, tā tika pakļauta ūdenim. Jauni notikumi ar šo iežu notika apmēram pirms 16 miljoniem gadu, kad uz Marsa nokrita kosmosa objekts, iespējams, asteroīds, kā rezultātā apkārtējā telpā tika izmests Marsa garozas fragments.
Pēc miljoniem gadu ilgas ceļošanas kosmosā šis fragments iekrita Antarktīdā tieši pirms 16 000 gadiem. Jau 1957. gadā zinātniskās fantastikas rakstnieks Džeimss Blijs izlaida romānu Aukstais gads, kurā galvenā uzmanība tika pievērsta Arktikā atrastajām klintīm un izrādījās planētas paliekas, ko marsieši iznīcināja divu pasauļu kara laikā, un tas lika varonim iesaukties: “Visuma vēsture kubā ledus! Notikumi NASA konferencē nebija tik dramatiski, lai arī laikraksti darīja visu iespējamo, lai šo sižetu pārdomātu.
NASA atklātajā klintī bija karbonāti, kas līdzīgi tiem, kas veidojas uz mūsu planētas, piedaloties baktērijām. Tika atrasti arī smalkgraudaini dzelzs sulfīdi un citi minerāli, kas atgādina baktēriju atkritumus. Turklāt, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopu, tika identificētas sīkas struktūras, kas varētu būt Marsa baktēriju fosilās atliekas - tās bija iegremdētas tik dziļi, ka nevarēja veidoties uz Zemes.
Nevēloties samulsināt, NASA amatpersonām bija pieejams kāds zinātnieks, kurš sacīja, ka šīs struktūras ir pārāk mazas, lai tās būtu baktērijas, un ka karbonāti, šķiet, ir izveidojušies ļoti augstā temperatūrā, kas nav savietojami ar dzīvību. Tomēr viņa skeptiskās piezīmes nekādā veidā nevarēja novērst milzu kliedzošu virsrakstu parādīšanos laikrakstos: "Dzīve uz Marsa!"
Pēc tam zinātnieki apsprieda šo jautājumu, pamatojoties uz zinātnisko terminoloģiju, kas var atbaidīt jebkuru žurnālistu. Problēmu varētu atrisināt, ja varētu atvērt vienu no šīm niecīgajām pārakmeņotajām vietām. Ja mēs atrastu šūnas sienu vai, vēl labāk, šūnas fragmentu, mēs saņemtu atbildi.
Diemžēl šādai izpētei nav izstrādāta metodika. Kad atbilde joprojām tiks saņemta, pat ja tā būs pozitīva, daudzi zinātnieki droši vien sacīs, ka tas tikai pierāda, ka dzīvība uz Marsa, tāpat kā uz Zemes, pastāvēja baktēriju formā. Tas nebūs pierādījums tam, ka dzīvība radās uz Marsa un tika atvesta uz mūsu planētas (vai otrādi), un neapstiprinās panspermijas teoriju. Bet tagad vairs nevar apgalvot, ka vispār nav pamata pieņemt šādas iespējas.
J. Malone