I det kosmiske hierarki er jorden og stjernen, som den drejer sig om, så at sige, stadig i barndom. Jorden blev dannet af det stof, der blev efterladt efter solens fødsel for 4,6 milliarder år siden, mens universets alder som helhed betragtes som 11-16 milliarder år. Som under dannelsen af alle planeter, var den indledende fase af vores planet eksistens så turbulent, at det næsten er umuligt at forestille sig.
Og selv efter at kloden tog form, blev dens overflade smeltet i yderligere 600 millioner år, overophedning blev forårsaget af varme, der kom indefra, fra jordens kerne og af asteroide bombardement udefra, hvilket hævede temperaturen i de fordampende oceaner til kogepunktet. I denne periode, som nogle af geologerne kalder Hed, regerede helvede virkelig på vores planet.
Efter at den konstante bombardement af asteroider ophørte, og de resterende asteroider var i bestemte baner og næppe kunne skade jorden, kulstof, nitrogen, brint og ilt i forskellige kombinationer "dannede aminosyrer og andet grundlæggende byggemateriale af levende stof." Som nobelprisvinderen Christian de Duve skrev i sin bog 1995-livgivende støv, "produktene fra disse kemiske processer, deponeret af atmosfærisk nedbør, kometer og meteoritter, dannede gradvist det første organiske stof på den livløse overflade på vores nyligt kondenserede planet."
Denne kulstofrige film er blevet påvirket af både processer, der finder sted i jorden selv og af de faldende rum i rummet på dens overflade; effekten af ultraviolet stråling var mange gange stærkere end for tiden, fordi vi nu er beskyttet af jordens atmosfære. Alle disse materialer blev til sidst deponeret i havet, og som den fremtrædende videnskabsmand JB Haldane skrev i sit berømte papir fra 1929, "de oprindelige hav var som en varm, fortyndet bouillon."
Det vigtigste biprodukt af disse processer var noget tyktflydende brunligt, kaldet "gummi", "klistret" og med andre ord vække minder fra barndommen. De, der er imod Charles Darwins konklusion om, at mennesket er en slægtning af sjimpanser og orangutanger, faktisk sætter en person før denne sidste fornærmelse - vi kom fra en slags slim!
Så vi har en primær "bouillon", hvor en masse noget klæbrig blandes overalt. Hvordan kunne livet på Jorden opstå fra dette råmateriale? Det er her det virkelige mysterium begynder. Det accepteres generelt, at den afgørende rolle blev spillet af RNA - ribonukleinsyre, en nær slægtning af DNA, der bestemmer den genetiske kode for mennesker og andre levende ting. Og alligevel er der stadig adskillige tvister om, hvordan, hvornår og hvor livet faktisk opstod. Lad os se kort på nogle af de spørgsmål, der fremmer disse diskussioner.
I lang tid troede biologer og kemikere, at livet på Jorden burde have opstået tidligere end en milliard år efter planeten afkølet og den intense bombardement af den med asteroider stoppede, og dette skete for omkring 3,8 milliarder år siden. Derfor følger det, at livet på Jorden har eksisteret i ikke mere end 2,8 milliarder år. Men geologisk bevis og endda organiske fossiler antyder i stigende grad, at der allerede eksisterede bakterier længe før det.
Grønlands Isua-dannelse, der består af de ældste klipper på vores planet, hvis alder er bestemt til 3,2 milliarder år, indeholder kulstof - det vigtigste byggemateriale i alle kendte livsformer og i forhold, der er karakteristisk for bakteriel fotosyntesen. Mange biologer konkluderer, at selv i en så tidlig periode må bakterier have eksisteret, og i bekræftende fald var der mere primitive organismer end bakterier endnu tidligere.
Salgsfremmende video:
Relativt for nylig opdagede en geolog fra University of Western Australia, Bigir Rasmussen, i Pilbara-kratonet i det nordvestlige Australien fossile rester af filamentøse mikroorganismer i alderen 3,5 milliarder år samt "mulige" fossile rester, der dateres tilbage til 3.235 milliarder år siden, i brød vulkanudfald i det vestlige Australien. På grund af sådanne fund opstår der et alvorligt problem: livets oprindelse udskydes til 200 tusind år efter afslutningen af Hed-perioden, som mange biologer anser for ret kort tid til, at de nødvendige kemiske processer finder sted.
Rasmussens nyere fund, der blev rapporteret i juni 1999 i Nature, rejser endnu et dilemma. Fordi biomolekyler, der er nødvendige til levende stof, såsom proteiner og nukleinsyrer, er meget skrøbelige og overlever bedre ved lavere temperaturer, er mange kemikere længe blevet overbevist om, at livet på Jorden burde have opstået ved lave temperaturer, måske endda negativt … Og alligevel gravede Rasmussen sine mikroskopiske filamenter i materiale, der oprindeligt var placeret nær vulkanens udluftning, hvor temperaturen var ekstremt høj.
Faktisk er de mest antikke organismer, der fortsat findes i dag, bakterier, der lever i konserverede vulkanhuller eller i kilder med vandtemperaturer op til 110 ° C. Tilstedeværelsen af disse gamle bakterier i udluftningerne af vulkaner giver stærkt bevis til fordel for antagelsen af høje temperaturforhold for livets oprindelse på Jorden, understøttet af andre forskere.
En af tilhængere af synet på livets oprindelse på Jorden under kolde forhold er Stanley Miller, der øjeblikkeligt blev berømt i 1953 efter at have udført en række eksperimenter på University of Chicago. Han var derefter kandidatstuderende og studerede hos Nobelprisvindende kemiker Harold Urey, som vandt Nobelprisen for at opdage tungt brint kaldet deuterium. Ifølge Yuri bestod planetens atmosfære oprindeligt af en blanding af molekyler af brint, metan, ammoniak, vanddamp og var især rig på brint. (Bemærk, at ilt kun var til stede i sammensætningen af vanddamp. Det var først efter opkomsten af liv i atmosfæren, at ilt begyndte at vises som et resultat af frigivelse af kuldioxid under fotosyntesen, hvilket til sidst førte til udviklingen af mere komplekse biologiske former.)
Miller fremstillede en blanding af de elementer, Yuri havde angivet i en forseglet beholder, og i flere dage udsatte den for elektriske udladninger, der simulerede lynet. Til hans overraskelse dukkede en lyserød glød op i glasskruen, og analyse af de opnåede resultater afslørede tilstedeværelsen af to aminosyrer (en komponent af alle proteiner) såvel som andre organiske stoffer, som man antog kun skulle dannes af levende celler. Dette eksperiment, som hans leder modvilligt godkendte, gjorde ikke kun Miller berømt, men førte også til fremkomsten af et nyt videnskabsområde - abiotisk kemi, hvis hovedopgave var at få biologiske stoffer under forhold, der menes at have eksisteret på Jorden inden livets opkomst.
Ordet "overveje" er afgørende her. Antagelser om sammensætningen af jordens atmosfære, før livet udviklet sig på vores planet ændrer sig hele tiden. Og selvom mange eksperimenter blev udført efter Miller's arbejde i 1953, førte de ikke til resultater, der kunne forbindes med begrebet "liv" på trods af dannelsen af forskellige slags organiske molekyler i dem. Som de Duve bemærker i Livgivende støv, udføres sådanne eksperimenter ofte "under mere foruroligede forhold, end det er nødvendigt for en virkelig abiotisk proces.
Blandt alle disse eksperimenter forbliver Millers originale eksperiment klassisk. Det var praktisk talt den eneste udtænkt udelukkende med det formål at replikere plausible prebiologiske betingelser uden intentionen om at opnå et specifikt slutprodukt. Med andre ord er det altid ret let at organisere et eksperiment på en sådan måde, at det sandsynligvis får det ønskede resultat, men de eksperimentelle betingelser vil være for passende.
I det mindste i sådanne eksperimenter var det ikke muligt at gengive livet selv i dets mest elementære form - i form af en separat celle uden en kerne. Som Nicholas Wade skrev i sin New York Times artikel i juni 2000 om Rasmussens seneste opdagelse, "De mest intense forsøg fra kemikere til at skabe molekyler i laboratoriet, der er typisk for levende stof, har kun vist, at det er en djævelsk vanskelig opgave."
Således er de største problemer koncentreret om to hovedlinjer af forskning for at bestemme, hvordan livet på Jorden opstod. Øjeblikket med livets oprindelse skubbes endnu længere tilbage i fortiden, så der tilsyneladende er for lidt tid tilbage til de kemiske processer, der er nødvendige for, at livets oprindelse finder sted. Og disse kemiske reaktioner, som før, forbliver lige så mystiske.
På trods af kolossale tekniske fremskridt og en enorm mængde af akkumulerede genetiske data er Stanley Millers eksperiment fra 1953 stort set det eneste overbevisende resultat af sådan forskning. Ikke desto mindre rejste selve opdagelsen tvivl - mange af videnskabsmændene mener nu, at balancen mellem de elementer, han brugte baseret på hans leder G. Juris arbejde, var forkert. Når forholdet mellem komponenterne ændres, dannes ikke aminosyrerne opnået af Miller.
På grund af nye vanskeligheder er hele billedet af livets udvikling blevet mere uklar. En gang så det ud til, at det tydeligt kunne spores gennem fylogenetiske (genealogiske) træer, hvilket afspejler en organisations evolutionære historie helt fra dens rødder. Filogenetiske træer blev først bygget i det 19. århundrede i overensstemmelse med Charles Darwins teori for tydeligt at demonstrere de forskellige dyregruppers evolutionære historie. Det første forgrenede træ blev bygget af den tyske evolutionærbiolog Ernst Haeckel (som også foreslog udtrykket "økologi").
Opdagelsen af DNA gjorde det muligt at skabe sådanne fylogenetiske træer ikke kun for dyr og planter, men også for deres genetiske materiale, hvilket gjorde det muligt at forstå meget dybere de processer, der ligger til grund for begrebet "liv". For at få slægtstræer foretager forskere en sammenlignende analyse af sekvenserne for de molekylære byggesten af nukleinsyrer (nukleotider) eller aminosyrer i proteiner. Resultaterne sammenlignes for forskellige organismer.
Baseret på mekanismerne til forgrening af evolution og mutationer ved hjælp af denne teknik er det muligt at bestemme afstanden mellem to grene på det fylogenetiske træ, dvs. at finde ud af, i hvilken udstrækning to arter er flyttet væk fra deres fælles forfader og fra hinanden. (Desuden har denne metode hjulpet videnskabsmænd med at finde en alder af de gamle organismer, der stadig findes i dag i super-varme vulkanske åbninger.) Opgaven med at udføre en komparativ analyse af sekvenser er måske lettest at forstå, hvis vi tegner en analogi med et ordspil, hvor et langt ord med det formål at danne så mange korte ord som muligt ud fra dets bestanddele.
I slutningen af 1970'erne anvendte Carl Wose fra University of Illinois sekvens-komparativ analyse til de RNA-molekyler, der findes i alle levende ting, hvilket resulterede i et mere komplekst fylogenetisk træ end forventet. De tre hovedgrene af træet svarede til de tre grundlæggende kongeriger af levende organismer: prokaryoter, archaea og eukaryoter. Prokaryoter er mikroorganismer såsom bakterier.
Woses foreslåede nye underafdeling - archaea - inkluderer en anden gruppe af bakterier, der findes på meget varme steder på Jorden, såsom varme kilder. Eukaryoter er organismer, der består af store celler, der har en dannet kerne; dette inkluderer alle flercellede organismer - planter og dyr, inklusive mennesker.
Men siden de tidlige 1980'ere, hvor flere genomer er blevet afkodet over alle tre kongeriger, er billedet blevet mere usikkert. Træer baseret på andre gener end Wases oprindelige proteinmodel viste sig at være helt forskellige. Derudover omorganiseres gener på overraskende, endda uventede måder. Disse variationer gør det ekstremt vanskeligt at spore sådanne gener tilbage til fælles forfædre og antyder endnu mere ubehagelige, at det primære gen - livets forfader - i sig selv havde en ret kompleks struktur, mere kompleks end det "originale" gen skulle have.
Den eneste sandsynlige løsning på dette problem er at antage, at i stedet for at vokse hele tiden opad for at danne lodrette grene i de tidlige stadier af livets udvikling, gav træet laterale grene, og nogle gener blev overført vandret. Denne idé understøttes af det faktum, at bakterier selv i dag kan overføre nogle gener i en horisontal retning, herunder desværre de gener, der gør bakterier resistente over for antibiotika. Denne konklusion betyder, at livets træ i stedet for at have en smuk lige stamme bliver til noget, der ligner et maleri af Jackson Pollock. Dette er mildest tændende.
Men Karl Wose var ikke flov. Han antagede, at en encellet organisme, der i lang tid blev betragtet som den oprindelige livsform, kan have været en slags koloni, bestående af flere typer celler, der er i stand til ganske nemt at udveksle genetisk information vandret. Nogle forskere er forvirrede over denne opfattede lethed. Det betyder, at mekanismen for replikation (reproduktion) af gener, som er observeret i DNA og er en ret præcis mekanisme, udviklet i celler først på et senere tidspunkt. Kolonien måtte til sidst stige til et højere udviklingsstadium, da hver organisme tog sin egen form. Men hvornår skete dette?
Så hvordan blev livet på jorden til?
I dag tilskriver eksperter helt forskellige datoer til det øjeblik, hvor slanke DNA-træer begyndte at danne lodrette grene - i området fra kun for en milliard år siden og næsten til de tidligere antatte 4 milliarder år. Som i situationen med teorien om Big Bang i universets oprindelse, takket være nye opdagelser og målemetoder, når vores viden udvides, er teorier om livets oprindelse på Jorden ikke forenklet, men kompliceret. Af denne grund har andre forklaringer på livets opståen, længe afvist som fantastisk, bevaret nogle tilhængere.
Kunne der være bragt liv til Jorden fra det omgivende rum? Naturligvis indeholder asteroider, meteoritter og kometer elementerne, der danner byggestenene i levende stof, og det er almindeligt accepteret, at livet på Jorden stammede fra en kombination af sådanne materialer - allerede findes på Jorden og bragt fra rummet. Men byggemateriale er en ting, og livet i sig selv er en helt anden. Nogle fremtrædende videnskabsmænd er af den opfattelse, at det primære liv blev bragt til vores planet fra det rum, der allerede var fuldt ud dannet, det vil sige ikke kun bestanddele, men organismerne selv. Tilbage i 1821 foreslog Sals-Guyonde Montlivol, at månen var kilden til liv på vores planet.
Denne idé blev genoplivet i forhold til Mars i 1890, da den amerikanske astronom Percival Lovell (der forudsagde eksistensen af planeten Pluto og beregnet dens bane) sagde, at de kanaler, der var synlige på overfladen af den røde planet, kun kunne bygges af intelligente væsener. William Thomson (Lord Kelvin), der udviklede den perfekte temperaturskala i slutningen af det 19. århundrede, antydede, at der blev bragt liv til vores planet af meteoritter.
Ingen var mere besat af sådanne ideer som den svenske kemiker Svante Arrhenius, der vandt Nobelprisen i 1903 for sit grundlæggende arbejde inden for elektrokemi. I henhold til hans teori om panspermia er bakteriesporer spredt i det kolde verdensrum i stand til at rejse lange afstande i en tilstand af suspenderet animation og er klar til at vågne op, hvis de møder en gæstfri planet på vej. Han var ikke bekendt med problemet med dødbringende kosmisk stråling.
Fred Hoyle fremmede en eller anden version af panspermia-hypotesen i forbindelse med sin teori om et stationært univers, som er beskrevet i Ch. 1. Hoyle gik så langt som at hævde, at epidemier som den spanske influenzapandemi fra 1918 var forårsaget af bakterier fra rummet, og at den menneskelige næse var udviklet for at forhindre, at rumborne patogener kom ind i kroppen.
Francis Crick (der modtog Nobelprisen i medicin i 1962 med James Watson og Maurice Wilkins for opdagelsen af DNA-dobbelt helix) og grundlæggeren af prebiologisk kemi, Leslie Orgel, gik endnu længere og understøttede ideen om, at livet blev "podet" på Jorden af repræsentanter for det højtudviklede udenjordiske civilisation. De kaldte denne hypotese "rettet panspermia."
UFO-hengivne er naturligvis glade for at have nobelpristagerskabet Scream blandt deres tilhængere, og science fiction-forfattere er altid klar til at hoppe over denne slags ideer. Lovells Martian Canals inspirerede til en vis grad HG Wells i den berømte krig mod verdens, der blev offentliggjort i 1898. Mens mange respekterede forskere åbent protesterer mod ideen om panspermia, enten direkte eller indirekte, er nogle mere forsigtige.
Christian de Duve skrev:”Med sådanne berømte tilhængere kan panspermia-hypotesen næppe afvises uden detaljeret analyse,” på trods af at sådanne teorier efter hans mening ikke har nogen overbevisende bevis. Denne konklusion blev truffet i 1995, men næste år gik hele verden rundt i overskrifterne med en erklæring fra NASA.
NASA-rapporten relaterede til en af de klipper, der blev opdaget i 1984 i Antarktis. Prøverne var fragmenter af en meteorit kaldet SNC'er (udtalt "snix") - en forkortelse for navnene på de steder, hvor de tre første sådanne fragmenter blev fundet, Shergotty - Nakhla - Chassigny. På en pressekonference dedikeret til denne begivenhed lå en prøve af klippen på en blå fløjlspude, og lederen af NASA Dan Goldin henvendte sig til de tilstedeværende med ordene: "Ikke i dag eller i morgen vil vi vide, om der kun findes liv på Jorden," hvilket viste sig at være en fantastisk måde tiltrække journalisters opmærksomhed.
Derefter talte NASA-forskere om, hvad der bestemt var kendt om disse klipper. Undersøgelser har vist, at de dannede sig på Mars for omkring 4,5 milliarder år siden. I en halv milliard år var klippen under Mars's overflade, men efter at der opstod revner på Mars's overflade som følge af meteoriske påvirkninger, blev den udsat for vand. Nye begivenheder skete med denne klippe for omkring 16 millioner år siden, da en rumgenstande, måske en asteroide, faldt på Mars, som et resultat af hvilket et fragment af den Martiske skorpe blev kastet i det omgivende rum.
Efter at have rejst i rummet i millioner af år, faldt dette fragment i Antarktis for bare 16.000 år siden. Tilbage i 1957 frigav science fiction-forfatter James Blish romanen Cold Year, der fokuserede på klippen, der findes i Arktis og viste sig at være resterne af en planet ødelagt af Martians under krigen om to verdener, der fik helten til at udbrede: "Universets historie i en terning is! " Begivenhederne på NASA-konferencen var mindre dramatiske, selvom aviser gjorde deres bedste for at sprede historien.
Klippen, der blev opdaget af NASA, indeholdt carbonater svarende til dem, der dannes på vores planet med deltagelse af bakterier. Der blev også fundet finkornet jernsulfider og andre mineraler, der ligner affaldsprodukter fra bakterier. Desuden blev der ved hjælp af et scanningselektronmikroskop identificeret små strukturer, der kunne være fossile rester af Marsbakterier - de var nedsænket så dybt, at de ikke kunne dannes på Jorden.
Da NASA-embedsmænd ikke ville være generet, havde en videnskabsmand til rådighed, der sagde, at disse strukturer var for små til at være bakterier, og at carbonater syntes at have dannet sig ved meget høje temperaturer, der var uforenelige med livet. Imidlertid kunne hans skeptiske bemærkninger på ingen måde forhindre udseendet af gigantiske skrigende overskrifter i aviserne: "Livet på Mars!"
Den efterfølgende diskussion af dette emne af forskere fandt sted på grundlag af videnskabelig terminologi, der kan skræmme enhver journalist. Problemet kunne løses, hvis en af de små fossiliserede awn kunne åbnes. Hvis vi finder en cellevæg, eller endnu bedre, et fragment af en celle, ville vi få et svar.
Desværre er der ingen udviklet metode til sådan forskning. Når svaret stadig modtages, selvom det er positivt, vil mange forskere sandsynligvis sige, at dette kun beviser, at der eksisterede liv på Mars, ligesom på Jorden, i form af bakterier. Dette vil ikke være bevis for, at livet stammer fra Mars og blev bragt til vores planet (eller omvendt), og vil ikke bekræfte teorien om panspermia. Men nu kan det ikke længere argumenteres for, at der overhovedet ikke er grund til at påtage sig sådanne muligheder.
J. Malone