Attēla kredīts: Woods Hole Oceanographic
Daudzām lietām bija jāiet labi, lai dzīvība notiktu. Ja jūs dodaties atpakaļ, viss sākas ar Lielā sprādziena Visumu, kas dzemdē telpā un laikā. Tajā agrīnajā Visuma gaismā, kas atskanēja un palēninājās dinamika, sakoptie pirmatnējie elementi tika kondensēti pirmās masīvas selekcionāro zvaigžņu paaudzē. Pēc sasilšanas līdz priekšstatam (ar gravitācijas kompresijas palīdzību) pirmatnējā matērija sāka saplūst zvaigžņu kodolos, un mazāka gaismas forma virzījās uz āru, lai sasildītu un apgaismotu jauno un potenciāli arvien paplašinošo Visumu.
Vairāk laika un vietas bija redzams, ka daudzas no tām agrīnajām zilajām zvaigznēm noliecās (pēc ļoti īsa mūža nodzīvošanas). Turpmākie sprādzieni izplatīja kosmosā milzīgu daudzumu smagāku - nebrīvi - atomu. No šī bagātīgā kosmiskā dotācijas izveidojās jaunas zvaigznes - daudzas ar planētas pavadoņiem. Tā kā šādas otrās un trešās paaudzes saules ir mazāk masīvas nekā to priekšteči, tās deg lēnāk, vēsāk un daudz, daudz ilgāk - kaut kas būtisks labdabīgi nemainīgam enerģijas līmenim, kas nepieciešams organiskās dzīvības radīšanai.
Lai arī selekcionāras zvaigznes izveidojās dažu simtu miljonu gadu laikā pēc Lielā sprādziena, dzīve šeit uz Zemes paņēma savu laiku. Mūsu saule - nelielas masas trešās paaudzes zvaigzne - izveidojās aptuveni deviņus miljardus gadu vēlāk. Dzīvības formas attīstījās nedaudz vairāk nekā miljardu gadu pēc tam. Kad tas notika, molekulas apvienojās, veidojot organiskus savienojumus, kas piemērotos apstākļos savienojās kā aminoskābes, olbaltumvielas un šūnas. Visa šī procesa laikā viens sarežģītības slānis tika pievienots citam, un radības arvien vairāk uztvēra apkārtējo pasauli. Galu galā - pēc vairāk miljardiem gadu - attīstījās redze. Un redze, kas pievienota subjektīvai izpratnes sajūtai, ļāva Visumam atskatīties uz sevi.
Dzīves pamatiem veiktie empīriskie pētījumi rāda, ka labi izvēlētu elementu (ūdeņraža, oglekļa, skābekļa un slāpekļa) sakoncerts, kas pakļauts nejonizējoša ultravioletā starojuma iedarbībai, veido aminoskābes. Pašām aminoskābēm ir ievērojama spēja apvienoties olbaltumvielās. Un olbaltumvielām ir diezgan “proteīna” spēja piešķirt šūnām formu un izturēšanos. Tagad tiek uzskatīts, ka pilnīgi iespējams, ka pirmās aminoskābes radās kosmosā1 - pasargāti no grūtākajām starojuma formām plašajos mākoņos, kas sastāv no pirmatnējiem un zvaigžņu materiāliem. Šī iemesla dēļ dzīve var būt visuresoša parādība, vienkārši gaidot tikai noteiktus labvēlīgus apstākļus, lai iesakņotos un izvērstos visdažādākajās formās.
Pašlaik eksobiologi uzskata, ka šķidrs ūdens ir būtisks organiskās dzīvības veidošanai un pavairošanai. Ūdens ir neparasta viela. Ūdens kā maigs šķīdinātājs ļauj citām molekulām sadalīties un sajaukties. Tikmēr tas ir ļoti stabils un caurspīdīgs redzamajai gaismai - tas ir kaut kas noderīgs, ja biotikas iegūst enerģiju tieši no saules gaismas. Visbeidzot, ūdens labi notur temperatūru, iztvaikojot pārvada lieko siltumu un, atdzesēts, peld, lai sacietētu kā ledus.
Kā norāda NASA eksobiologs Endrjū Pohorils, “ūdens apvieno organiskās molekulas un ļauj organizēties struktūrās, kas galu galā kļuva par šūnām”. To darot, ūdens darbojas nepārspējamā matricā, ļaujot organiskajām molekulām veidot pašorganizējošas struktūras. Endrjū min vienu īpašību, kas ir unikāli saistīta ar ūdeni, kas padara iespējamu pašorganizāciju un augšanu: “Hidrofobiskais efekts ir atbildīgs par to, ka ūdens un eļļa nesajaucas, ziepes un mazgāšanas līdzekļi“ notver ”taukainus netīrumus mazgāšanas laikā ūdenī un ļoti daudz citu parādību. Vispārīgāk runājot, par nepolāru (eļļainu) molekulu vai molekulu daļu atdalīšanu no ūdens ir hidrofobiska iedarbība, tāpēc tās var turēties kopā, pat ja tās nav saistītas. Bioloģijā tā ir tieši mijiedarbība, kas atbild par membrāno šūnu sienu veidošanos un olbaltumvielu locīšanu funkcionālās struktūrās. ”
Lai ūdens uzņemtu šķidru stāvokli, tam jāpaliek samērā šaurā temperatūru un spiediena diapazonā. Tāpēc tikai dažām labi novietotām planētām - un, iespējams, saujai lielu mēnesi - ir labvēlīgi apstākļi, kas nepieciešami, lai dzīvība dzīvotu. Daudzos gadījumos tas viss attiecas uz debess nekustamo īpašumu - atrašanās vietu, atrašanās vietu, atrašanās vietu…
Agrīnā dzīve uz Zemes bija ļoti vienkārša pēc formas un izturēšanās. Lai arī šūnas, tām trūka centrālā kodola (prokariotu) un citu apakšstruktūru (organellām). Ja nav kodola, šādas šūnas reproducējas aseksuāli. Šie anaerobi galvenokārt pastāvēja, radot (anabolizējot) metāna gāzi no ūdeņraža un oglekļa dioksīda. Viņiem patika karstums - un to bija daudz, lai apietu apkārt!
Faktam, ka dzīve attīstījās uz Zemes, nevajadzētu būt tik pārsteidzošam, kā varētu domāt. Dzīve tagad tiek uzskatīta par daudz izturīgāku, nekā reiz bija iedomājies. Pat tagad hidrotermālās ventilācijas atveres dziļi okeānā izvada gandrīz verdošu ūdeni. Blakus šādām ventilācijas atverēm uzplaukst dzīvība - milzu cauruļu tārpu un gliemežu formā. Zem zemes virsmas ir atrodamas anaerobās baktērijas, kas metabolizē minerālus. Šādi apstākļi tika uzskatīti par neiespējamiem gandrīz visā 20. gadsimtā. Šķiet, ka dzīve sāk parādīties pat vissmagākajos apstākļos.
Attīstoties dzīvības formām mūsu pasaulē, šūnas attīstīja organellus - dažas, savās struktūrās iekļaujot mazākas, vairāk specializētas šūnas. Planēta atdzisa, tās atmosfēra tika noskaidrota, un okeānos spēlēja saules gaisma. Radās primitīvas baktērijas, kas fiksēja enerģiju no saules gaismas kā pārtika. Daži palika prokarioti, savukārt citi izstrādāja kodolu (eikariotu). Šīs primitīvās baktērijas palielināja skābekļa saturu Zemes atmosfērā. Tas viss notika pirms apmēram 2 miljardiem gadu un bija būtisks, lai atbalstītu dzīves kvalitāti un kvantitāti, kurā pašlaik dzīvo “Zilā planēta”.
Sākotnēji atmosfērā bija mazāk nekā 1% skābekļa, bet, paaugstinoties līmenim, baktērijas, kas ēda dzīvību, bija piemērotas ūdens sintezēšanai no skābekļa un ūdeņraža. Tas atbrīvo daudz vairāk enerģijas, nekā spēj metāna metabolisms. Kontrolēta ūdens sintēze bija milzīgs dzīves sasniegums. Apsveriet vidusskolas ķīmijas laboratorijas eksperimentus, kur ūdeņradis un skābekļa gāze tiek apvienoti, uzkarsēti un pēc tam eksplodē. Primitīvajām dzīvības formām bija jāiemācās rīkoties ar šo ļoti nepastāvīgo lietu daudz drošākā veidā - liekot fosfora darbam pārveidot ADP par ATP un atkal atpakaļ.
Vēlāk - aptuveni pirms 1 miljarda gadu - izveidojās visvienkāršākās daudzšūnu radības. Tas notika, kad šūnas sanāca kopā vispārējam labumam. Bet šādas radības bija vienkāršas kolonijas. Katra šūna bija pilnībā autonoma un rūpējās par savām vajadzībām. Viņiem bija nepieciešama pastāvīga agrīno okeānu siltā buljona iedarbība, lai iegūtu barības vielas un likvidētu atkritumus.
Nākamais lielais solis dzīves evolūcijā2
nāca, attīstoties specializētiem šūnu audu veidiem. Muskuļi, nervi, epiderma un skrimšļi sekmēja daudzo sarežģīto dzīvības formu attīstību, kas tagad apdzīvo mūsu planētu - no ziedoša auga līdz jaunam astronomam! Bet šī pati pirmā organizētā būtne, iespējams, bija tārps (annelīds), kas izauga cauri jūras gļotām pirms apmēram 700 miljoniem gadu. Tā kā tai nebija acu un centrālās nervu sistēmas, tai bija tikai spēja pieskarties un nobaudīt. Bet tagad dzīve spēja diferencēties un specializēties. Pati radība kļuva par okeānu…
Ar labi organizētu radījumu parādīšanos dzīves temps paātrinājās:
Līdz 500 MYA pirmie mugurkaulnieki attīstījās. Tās, iespējams, bija zušiem līdzīgas radības, kurām trūka redzesloka, bet jutīgas pret ķīmiskām un, iespējams, elektriskām izmaiņām to vidē.
Līdz 450 MYA pirmie dzīvnieki (kukaiņi) pievienojās sakņu augiem uz sauszemes.
Apmēram 400 MYA pirmie mugurkaulnieki izkāpa no jūras. Iespējams, ka tā bija amfībijas zivs, kas piekrastē dzīvo kukaiņiem un augu dzīvībai.
Pēc 350 MYA parādījās pirmie “iguānai līdzīgie” rāpuļi. Viņiem bija spēcīgi, grūti, žokļi viengabala galvaskausā. Tā kā tie kļuva lielāki, šādi rāpuļi atviegloja galvaskausus, pievienojot atveres (ārpus vienkāršām acu kontaktligzdām). Pirms dinozauri valdīja zemē, pirms tiem parādījās krokodili, bruņurupuči un pterasauri (lidojošie rāpuļi).
Primitīvie zīdītāji atgriežas gandrīz 220 miljonu gadu laikā. Lielākā daļa no šīm radībām bija mazas un grauzējiem līdzīgas. Jaunākās versijās attīstījās placenta, bet agrākās sugas vienkārši iekšēji izšķīla olas. Visi zīdītāji, protams, ir siltasiņu un tāpēc, lai uzturētu ķermeņa temperatūru, ir jāēd nesaudzīgi - īpaši aukstās vējainajās naktīs, sekojot vājām galaktikām gar Eridanus upi…
Tāpat kā zīdītājiem, siltasiņu putniem ir vajadzīgs vairāk pārtikas nekā rāpuļiem - bet tāpat kā rāpuļiem - dētas olas. Nav slikta ideja lidojuma būtnei! Mūsdienās debesu putni lido (piemēram, vasaras beigās Cygnus Swan un Aquila the Eagle), jo īstie putni aizņēma spārnu apmēram 150 MYA.
Agrākie primāti pastāvēja pat dinozauru izmiršanas laikā. Spēcīgi pierādījumi apstiprina domu, ka paši dinozauri izgājuši kā grupa pēc tam, kad asteroīds vai komēta ietekmēja Meksikas Savienoto Valstu Jukatanas pussalu. Pēc šī katastrofālā notikuma temperatūra pazeminājās, kad bija beigusies ziema, kas nav kodolieroči. Šādos apstākļos pārtika bija brīva, bet siltasiņu sajūta ienāca pati par sevi. Nepagāja ilgs laiks, pirms viena veida “gigantisms” drīz aizstāja citu - paši zīdītāji izauga līdz ārkārtas lielumam un lielākie, kas attīstījās jūras klēpī, un tagad tie veidojas vaļu formā.
“Šausmīgo ķirzakas” beigas nebija pirmā dzīves masveida izzušana - pirms tam bija bijuši četri mirstības gadījumi. Mūsdienās, apzinoties citu šādu kataklizmisku seku potenciālu, daži pasaules astronomi seko līdzi tam, kā Zeme riņķo apkārt esošajiem gružu gabaliem, kas palikuši no Saules sistēmas veidošanās. Mazākie tipi - piemēram, meteori - izliek nekaitīgus debesu gaismas šovus. Lielāki meteori (bolīdi) laiku pa laikam izplata “liesmu” un izseko “dūmiem”, kad tie nokrīt uz Zemi. Lielāki ķermeņi ir atstājuši postījumus pēc dabas postījumiem mežu jūdžu attālumā - pat neatstājot pēdas par viņu pašu “partijas sabrukuma” materiāliem. Bet lielākiem iebrucējiem ir tik maz pieticības. Asteroīds vai komēta, kura diametrs ir viens kilometrs, apšauba absolūto katastrofu iedzīvotāju centrā. Ķermenis, kas desmit reizes pārsniedz šo izmēru, var būt saistīts ar masveida nāves gadījumiem, kas apzīmē dinozaurijas beigas.
Cilvēki vispirms gāja taisni apmēram 6MYA. Tas, iespējams, notika, jo ceļš atšķīrās starp primojām šimpanzēm un agrīnajām hominīdām. Šī atšķirība sekoja primitīvas primātu evolūcijas desmit miljonu gadu periodam un saplūda sešu miljonu gadu ilgā cilvēka evolūcijas ciklā. Pirmie akmens instrumenti tika izgatavoti ar cilvēka roku aptuveni pirms 2 miljoniem gadu. Miljonu gadu vēlāk uguni izmantoja kāds uzņēmīgs cilvēku sugas loceklis. Tehnoloģija guva impulsu ļoti lēni - simtiem tūkstošu gadu ir pagājuši bez būtiskiem uzlabojumiem instrumentos, kurus izmanto senās paaudzes cilšu sabiedrības.
Mūsdienu cilvēku izcelsme ir vairāk nekā pirms 200 000 gadu. Apmēram 125 tūkstošus gadu vēlāk notika notikums, kas, iespējams, samazināja visu Zemes planētas cilvēku populāciju līdz mazāk nekā 10 000 indivīdiem. Šim notikumam pēc dabas nebija ārpuses - pati Zeme, domājams, izcēlās ar “uguni un skursteni”, uzliesmojot ar gāzi uzlādētu magmas kameru (līdzīga tai, kas atrodas zem Jeloustonas Nacionālā parka ASV rietumos). Pagāja vēl 65 000 gadu, un akmens laikmets atdeva ceļu lauksaimniecības vecumam. Pirms 5000 gadiem pirmās pilsētas valstis saplūda auglīgajās ielejās, kuras ieskauj daudz mazāk viesmīlīgi klimati. Veselas civilizācijas ir nākušas un gājušas. Katrs nodod kultūras lāpu un lēnām attīstās tehnoloģijas nākamajai. Mūsdienās ir pagājuši tikai daži īsi gadsimti kopš pirmajām cilvēka rokām veidotajām stikla lēcām, kas cilvēka uzmanību pievērsa nakts debesu lietām.
Mūsdienās milzīgi spoguļi un kosmosa zondes ļauj mums pārdomāt plašās Visuma robežas. Mēs redzam kosmosa dinamiku un, iespējams, aizraujošu dzīvi, kas ir daudz bagātīgāka, nekā kāds varētu iedomāties. Tāpat kā gaisma un matērija, arī dzīve, iespējams, ir telpas-laika nepārtrauktības pamatkvalitāte. Dzīve varētu būt tikpat universāla kā gravitācija - un tikpat personīga kā vakars vienatnē ar teleskopu zem nakts debesīm ...
1 Faktiski vismaz vienas aminoskābes (glicīna) radiofrekvences spektrogrāfiskais pirkstu nospiedums ir atrasts plašos putekļu un gāzes mākoņos starpzvaigžņu vidē (ISM). (Skatīt aminoskābi, kas atrodama dziļā kosmosā).
2 Tas, ka dzīve attīstās no mazāk sarežģītām līdz sarežģītākām formām, ir jautājums, kas nav zinātnisks strīds. Tieši tas, kā šis process notiek, ir dziļas sašķeltības jautājums cilvēku sabiedrībā. Astronomiem - atšķirībā no biologiem - nav pienākuma būt īpašai teorijai šajā jautājumā. Tas, vai nejaušības mutācija un dabiskā atlase virza procesu, vai pastāv kāda neredzēta “roka”, lai panāktu šādas lietas, ir ārpus astronomiskās izpētes jomas. Astronomus interesē struktūras, apstākļi un procesi Visumā kopumā. Tā kā dzīve kļūst pievilcīgāka šai diskusijai, astronomijai - it īpaši eksobioloģijai - būs vairāk ko teikt par šo lietu. Bet pats fakts, ka astronomi var ļaut dabai runāt par tādiem jautājumiem kā pēkšņa un tūlītēja “radīšana ex nihilo” lielā sprādziena formā, parāda, cik elastīga ir astronomiskā domāšana attiecībā uz galīgo izcelsmi.
Apstiprinājums: Pateicos eksobiologam
Endrjū Pohorils no NASA, kurš mani apgaismoja par hidrofobās ietekmes lielo nozīmi pašorganizējošu struktūru veidošanā. Lai iegūtu papildinformāciju par eksobioloģiju, lūdzu, skatiet NASA oficiālajā tīmekļa vietnē Exobiology Life Through Space and Time, caur kuru man izdevās sazināties ar Endrjū.
Par autoru:
Iedvesmojoties no 1900. gada sākuma šedevra: “Debesis caur trīs, četru un piecu collu teleskopiem”, Džefs Bārbors sāka astronomijas un kosmosa zinātnes sākumu septiņu gadu vecumā. Pašlaik Džefs lielu laika daļu velta debesu novērošanai un mājas lapas uzturēšanai
Astro.Geekjoy.
