Kreditna slika: Oceanografski Woods Hole
Mnogo stvari je moralo ići dobro kako bi život nastao. Ako se vratite natrag, sve započinje svemirom Velikog praska koji rađa prostor i vrijeme. U tom ranom svjetlu svemira odjeknulo je, usporavalo je živost, primordijalni su se elementi koalizirali i zatim kondenzirali u prvu generaciju masivnih uzgajivača. Nakon zagrijavanja predodžbom (gravitacijskim kompresijama), prvobitna tvar se počela stopiti u zvjezdanim jezgrama, a manji oblik svjetlosti odmaknuo se prema van da bi zagrijao i osvijetlio mlad i potencijalno rastući Svemir.
Sve više vremena i prostora vidjeli smo da se mnoge od tih plavih zvijezda slijevaju (nakon vrlo kratkog života). Naknadne eksplozije uvukle su u svemir velike količine težih - ne-primordijalnih - atoma. Iz ove bogate kozmičke zadužbine formirale su se nove zvijezde - mnoge s planetarnim polaznicima. Budući da su sunce druge i treće generacije manje masivno od svojih roditelja, oni sagorijevaju sporije, hladnije i mnogo, puno duže - nešto što je bitno za vrstu dobroćudne konzistentne razine energije potrebne za omogućavanje organskog života.
Iako su se zvijezde uzgajivača formirale u roku od nekoliko stotina milijuna godina od Velikog praska, život ovdje na Zemlji oduzeo je svoje vrijeme. Naše Sunce - treća generacija skromne mase - formiralo se nekih devet milijardi godina kasnije. Oblici života razvili su se nešto više od milijardu godina nakon toga. Kako se to dogodilo, molekule su se kombinirale kako bi tvorile organske spojeve koji su se - u pogodnim uvjetima - spojili kao aminokiseline, proteini i stanice. Tijekom svega toga jedan sloj složenosti dodavao se drugom i stvorenja su postajala sve percepnija za svijet oko sebe. Na kraju se - nakon više milijardi godina - razvila vizija. A vizija - dodana subjektivnom osjećaju svjesnosti - omogućila je Svemiru da se osvrne na sebe.
Empirijsko istraživanje osnova života pokazuje da spoj dobro odabranih elemenata (vodik, ugljik, kisik i dušik) izložen neionizirajućem ultraljubičastom zračenju tvori aminokiseline. Amino kiseline same imaju izuzetnu sposobnost povezivanja u bjelančevine. I bjelančevine imaju prilično "proteansku" sposobnost da daju oblik i ponašanje stanicama. Sada se smatra da je posve moguće da su se prve aminokiseline formirale u svemiru1 - zaštićeni od težih oblika zračenja unutar ogromnih oblaka koji se sastoje od praiskonskog materijala i materijala zvjezdanih. Iz tog razloga, život je možda sveprisutna pojava koja jednostavno čeka samo određene povoljne uvjete da se iskorijeni i preraste u široku paletu oblika.
Trenutno egzobiolozi vjeruju da je tekuća voda ključna za stvaranje i umnožavanje organskog života. Voda je izvanredna tvar. Kao blago otapalo voda omogućuje ostalim molekulama da odvoje i miješaju se. U međuvremenu je vrlo stabilna i prozirna za vidljivu svjetlost - nešto korisno ako biotici dobivaju energiju izravno iz sunčeve svjetlosti. Konačno voda dobro drži temperaturu, odvodi višak topline isparavanjem i lebdi kad se ohladi da se očvrsne kao led.
Prema NASA-inom egzobiologu Andrewu Pohorilleu, "voda spaja organske molekule i omogućava organizaciju u strukture koje su na kraju postale stanice." Pri tome voda djeluje u neusporedivoj matrici omogućujući organskim molekulama formiranje samoorganizirajućih struktura. Andrew navodi jedno svojstvo jedinstveno povezano s vodom koja omogućuje samoorganizaciju i rast: "Hidrofobni učinak odgovoran je za činjenicu da se voda i ulje ne miješaju, sapuni i deterdženti" zarobljavaju "masnu prljavštinu tijekom pranja u vodi i ogroman broj drugih pojava. Općenitije, hidrofobni učinak je odgovoran za segregaciju nepolarnih (masnih) molekula ili dijelova molekula iz vode, tako da se mogu lijepiti zajedno iako nisu vezani. U biologiji su to upravo interakcije odgovorne za stvaranje membranskih staničnih zidova i za preklapanje proteina u funkcionalne strukture. "
Da bi voda poprimila tekuće stanje, ona mora ostati u relativno uskom rasponu temperatura i tlaka. Zbog toga je samo nekoliko dobro smještenih planeta - a možda i nekolicina velikih mjeseci, pogodovani uvjetima za život. U mnogim se slučajevima sve svodi na oblik nebeske nekretnine - lokaciju, lokaciju, lokaciju ...
Rani život na Zemlji bio je vrlo jednostavan oblik i ponašanje. Iako ćelijske, nedostajalo im je središnje jezgro (prokariotske) i druge pod-strukture (organele). Nedostaje jezgra koje bi se takve stanice reproducirale aseksualno. Ti su anaerobi postojali prije svega stvaranjem (anaboliziranjem) plina metana iz vodika i ugljičnog dioksida. Voljeli su toplinu - i bilo je dosta toga za obilaziti!
Činjenica da se život razvio na Zemlji ne bi trebala biti iznenađujuća kao što se može pomisliti. Život se danas smatra daleko robusnijim nego što se nekada zamislilo. Čak i sada hidrotermalni otvori duboko u oceanu izbacuju blizu kipuću vodu. Susjedni život takvih otvora - u obliku džinovskih glista i školjki - cvjeta. Duboko pod zemljom nalaze se anaerobne bakterije koje metaboliziraju minerale. Smatrali su da su takvi uvjeti nemogući tokom većeg dijela 20. stoljeća. Čini se da život izvire i u najtežim uvjetima.
Kako su životni oblici napredni na našem svijetu, stanice su razvile organele - neke uključivanjem manjih, specijaliziranijih stanica u svoje strukture. Planet se ohladio, njegova atmosfera se razjasnila i sunčana svjetlost igrala se na oceanima. Nastale su primitivne bakterije koje su energiju fiksirale iz sunčeve svjetlosti kao hranu. Neki su ostali prokariotski, dok su drugi razvili jezgro (eukariotsko). Te primitivne bakterije povećale su udio kisika u Zemljinoj atmosferi. Sve se to odigralo prije otprilike dvije milijarde godina i bilo je neophodno za podupiranje kvalitete i količine života koji trenutno naseljava „Plava planeta“.
Atmosfera se izvorno sastojala od manje od 1% kisika - ali kako su se razine povećavale, oblici života koji jedu bakterije prilagođeni su sinteziranju vode iz kisika i vodika. Ovo oslobađa daleko više energije nego što je metabolizam metana sposoban. Kontrolirana sinteza vode bila je ogroman životni uspjeh. Razmislite o eksperimentima u srednjoj školi za kemiju u kojima se kombiniraju plin vodik i kisik, zagrijavaju se i eksplodiraju. Primitivni životni oblici morali su naučiti nositi se s tim vrlo hlapljivim stvarima na daleko sigurniji način - stavljanjem fosfora u zadatak pretvorbe ADP-a u ATP i natrag.
Kasnije - prije otprilike milijardu godina - formirala su se najjednostavnija višećelijska stvorenja. Do toga je došlo kad su se stanice objedinile za opće dobro. Ali takva su stvorenja bila jednostavne kolonije. Svaka ćelija bila je potpuno samostalna i brinula se za vlastite potrebe. Sve što im je bilo potrebno je konstantno izlaganje toplom juhu ranih oceana kako bi dobili hranjive tvari i eliminirali otpad.
Sljedeći veliki korak u evoluciji života2
nastale kako su se razvile specijalizirane vrste staničnog tkiva. Mišići, živci, epidermis i hrskavica razvili su razvoj mnogih složenih životnih oblika koji sada naseljavaju naš planet - od cvatnje biljke do mlađeg astronoma! Ali ovo prvo organizirano stvorenje je vrlo vjerojatno mogao biti crv koji se probijao kroz morsku slinu prije nekih 700 milijuna godina. U nedostatku očiju i središnjeg živčanog sustava posjedovao je samo sposobnost dodirivanja i okusa. Ali sada je život imao sposobnost da se diferencira i specijalizira. Samo biće je postalo ocean ...
Pojavom dobro organiziranih bića ritam života se ubrzao:
Već 500 MYA razvili su se prvi kralježnjaci. To su vjerojatno bila bića nalik jeguljama bez vida, ali osjetljiva na kemijske - a možda i električne - promjene u svom okruženju.
Već 450 MYA prve životinje (insekti) pridružile su se biljkama ukorijenjenja na kopnu.
Oko 400 MYA prvi su kralježnjaci izašli iz mora. To je možda bila amfibijska riba koja je obitavala od insekata i biljnog svijeta uz obalu.
Do 350 MYA - pojavili su se prvi gmazovi slični iguanu. Imale su snažne, tvrde, čeljusti u jednodijelnoj lubanji. Kako su postajali veći, takvi gmizavci osvjetljavali su lubanje dodavanjem otvora (izvan jednostavnih utičnica za oči). Prije no što su dinosauri dominirali zemljom, krokodili, kornjače i pterasauri (leteći gmazovi) su im prethodili.
Primitivni sisari sežu gotovo 220 milijuna. Većina tih stvorenja bila su mala i glodavaca. Kasnije verzije razvile su placentu, ali ranije su vrste jednostavno izvaljale jaja iznutra. Svi sisavci, naravno, su toplokrvni i zbog toga moraju jesti glasno da bi održali tjelesnu temperaturu - posebno u hladnim vjetrovitim noćima prateći slabe galaksije duž rijeke Eridanus ...
Poput sisavaca, toplokrvnim pticama je potrebno više hrane nego gmazovi - ali poput gmazova - položenih jaja. Nije loša ideja za stvorenje leta! Danas lete nebeske ptice (poput Cygnusa Labuda i Orao Akvileje), jer su ptice krile oko 150 MYA.
Najraniji primati postojali su još u vrijeme izumiranja dinosaura. Čvrsti dokazi potvrđuju ideju da su i sami dinosaurusi prošli kao grupa nakon što je asteroid - ili komet - utjecao na poluotok Jukatan u Meksičkim Sjedinjenim Državama. Nakon ovog katastrofalnog događaja temperature su pale kao "nuklearna" zima. U takvim je uvjetima hrana bila poštedljiva, ali toplokrvnost je došla na svoje. Ipak, nije dugo trajalo prije nego što je jedna vrsta „gigantizma“ ubrzo zamijenila drugu - sisavci su narasli do izvanrednih veličina i najveći su se razvijali u maternici mora i sada poprimaju oblik velikih kitova.
Kraj "strašnih guštera" nije prvo masovno izumiranje života - prije su mu prethodila četiri umiranja. Danas, svjesni potencijala za druge takve kataklizmične utjecaje, neki svjetski astronomi drže na oku oko zemaljske komadiće krhotina preostalih od formiranja Sunčevog sustava. Najmanje vrste - na primjer, meteori - postavljaju bezopasne nebeske svjetlosne emisije. Veći meteori (bolidi) povremeno šire "plamen" i prate "dim" dok se sruše na Zemlju. Veća tijela ostavila su budne prirodne pustošenja kilometrima šuma - bez da su iza sebe ostavili trag vlastitog „stranačkog rušenja“. Ali veći uljezi imaju malo takve skromnosti. Asteroid ili kometa promjera jedan kilometar stvorio bi apsolutnu nesreću za stanovnički centar. Tijela koja su deset puta veća od tih mogu se pojaviti u masovnim odmrzavanjima one vrste koja su označavala kraj dinosaurije.
Ljudska bića su prvo uspravno krenula nekih 6MYA. To se vjerojatno dogodilo dok se staza razlikovala između proto-čimpanza i ranih hominida. Ta je različitost uslijedila nakon razdoblja brzog razvoja primata u deset milijuna godina i uklopila se u šest milijuna milijuna ciklusa ljudske evolucije. Prve kamene alate ljudske su ruke napravile prije otprilike 2 milijuna godina. Milijun godina kasnije požar je zahvatio neki poduzetni pripadnik ljudske vrste. Tehnologija je poprimila zamah vrlo sporo - stotine tisuća godina prošle su bez ikakvih značajnijih poboljšanja alata koji su koristila plemenska društva davne prošlosti.
Moderni ljudi nastali su prije više od 200 000 godina. Nekih 125 tisuća godina kasnije dogodio se događaj koji je možda smanjio cjelokupnu ljudsku populaciju planete Zemlje na manje od 10 000 pojedinaca. Taj događaj nije bio izvanzemaljske prirode - sama Zemlja je vjerojatno izbacila „vatru i obrub“ tijekom erupcije komore magme napunjenog plinom (slično onome ispod Nacionalnog parka Yellowstone u zapadnoj Americi). Prošlo je još 65.000 godina i kameno doba ustupilo mjesto poljoprivredi. Prije 5000 godina, prvi su se gradovi objedinili u plodnim dolinama okruženim daleko manje gostoljubivim klimama. Cijele civilizacije su dolazile i nestajale. Svaka prođe baklja kulture i tehnologija koja se polako razvija do sljedeće. Danas je prošlo samo nekoliko kratkih stoljeća od prvog stakla ljudskog stakla u obliku ruke i okrenulo je ljudsko oko na stvari Noćnog neba.
Danas ogromna ogledala i svemirske sonde omogućuju nam razmatranje ogromnih dometa svemira. Vidimo da je Kozmos dinamičan i vrlo vjerojatno uzbudljiv sa životom obilnijim nego što itko može zamisliti. Poput svjetla i materije, život može biti temeljna kvaliteta prostorno-vremenskog kontinuuma. Život može biti univerzalan kao gravitacija - i osoban poput večeri sam s teleskopom ispod noćnog neba ...
1 Zapravo, radiofrekvencijski spektrografski otisak najmanje jedne aminokiseline (glicin) pronađen je u ogromnim oblacima prašine i plinova unutar međuzvjezdanog medija (ISM). (Pogledajte aminokiselinu koja se nalazi u dubokom svemiru).
2 Da se život razvija od manje sofisticiranih do sofisticiranijih oblika, pitanje je izvan znanstvenog spora. Upravo kako se ovaj proces odvija pitanje je duboke podjele u ljudskom društvu. Astronomi - za razliku od biologa - nisu dužni držati se neke teorije o ovom pitanju. Da li mutacija slučajnosti i prirodna selekcija pokreću proces ili postoji neka neviđena "ruka" za donošenje takvih stvari, izvan je područja astronomskih istraživanja. Astronomi su zainteresirani za strukture, uvjete i procese u svemiru uopće. Kako život postaje vidljiviji u toj raspravi, astronomija - posebno egzobiologija - o tom će pitanju imati više za reći. Ali sama činjenica da astronomi mogu dopustiti prirodi da govori o takvim pitanjima kao iznenadno i trenutačno "stvaranje ex nihilo" u obliku Velikog praska pokazuje koliko je fleksibilno astronomsko razmišljanje s obzirom na krajnje podrijetlo.
Priznanje: Zahvaljujem se egzobiologu
Andrew Pohorille iz NASA-e koji me je prosvijetlio u pogledu velikog značaja hidrofobnog učinka na formiranje samoorganizirajućih struktura. Dodatne informacije o egzobiologiji potražite na NASA-inoj službenoj web stranici za egzobiologiju Život kroz svemir i vrijeme putem koje sam imao sreću kontaktirati Andrewa.
O autoru:
Inspiriran remek-djelom iz ranih 1900: "Nebo kroz teleskope tri, četiri i pet inča", Jeff Barbour započeo je astronomiju i svemirsku znanost u dobi od sedam godina. Trenutno Jeff posvećuje velik dio svog vremena promatrajući nebo i održavajući web stranicu
Astro.Geekjoy.
