Як на Землі зародилося життя
За сучасним уявленням, життя на Землі зародилося понад 3,5 мільярдів років тому. Це була зовсім не та планета, яку ми знаємо сьогодні: розпечений кам’янистий куля без кисню, сотрясаемый бурхливою діяльністю молодих вулканів, над яким з божевільною швидкістю проносилося сонце і зірки – адже добу тривали близько 6 годин. Теорій про походження перших форм життя, а потім і більш складних, існує безліч – включаючи розумний задум. Ми ознайомимося з основними науковими ідеями, розуміння яких так само дозволяє нам припускати, де і при яких умовах може існувати неземне життя.
Панспермия
Панспермия (від грец. «суміш» та «сім’я») – дуже авторитетна у наш час теорія про появу життя на Землі в результаті переносу «зародків життя» з інших планет. Цю гіпотезу висунув німецький вчений Р. Ріхтер в 1865 році, який мав на увазі перенесення спор мікроорганізмів або метеоритами, або під дією тиску світла. Пізніше була відкрита космічна радіація, яка діє на живі організми не менш згубно, ніж розпад урану. І теорія панспермії «припадала пилом» аж до першого польоту на Місяць – коли на прилунившемся зонді «Сервейер-3» все-таки були знайдені живі мікроорганізми з Землі, які благополучно пережили тривалий політ у відкритому космосі.
У 2006 році було виявлено присутність в кометном речовині як води, так і простих органічних сполук. Забавно, але це означає, що маленький метеорит зі світловим шлейфом, який наближається до набагато більшого шару планети, – це щось на зразок космічного аналога жіночої і чоловічої статевих клітин, разом дають початок нового життя.
Частина послідовників панспермії вважає, що обмін бактеріями стався між Землею і Марсом в той період, коли Червона планета ще процвітала і була частково покрита океанами. Причому зовсім не обов’язково стали метеорити – можливо, бактерії сюди завезли розумні відвідувачі (але це вже окрема тема). Але навіть якщо такі події мали місце в історії – ми змушені будемо розгадувати, життя звідки взялася на іншій планеті.
Електрика і первинний бульйон
Відомий експеримент Міллера-Урея в 1953 році довів, що електричні іскри можуть генерувати основу життя – амінокислоти і сахарозу – при наявності в атмосфері води, метану, аміаку і водню. Це означає, що звичайні блискавки могли створити основні будівельні блоки життя на древній Землі, звані первинним бульйоном. Цей термін запровадив у 1924 році радянський біолог Опарін. Згідно з його теорією, цей «супчик» виник близько 4 мільярдів років тому в дрібних водоймах планети під впливом електричних розрядів, космічного випромінювання і високої температури рідини. Спочатку в його складі переважали нуклеотиди, поліпептиди, азотисті основи і амінокислоти. Потім протягом мільйонів років в первинному бульйоні формувалися більш складні молекули, поки не утворили найпростіші одноклітинні організми – бактерії.
Глиняна життя
Якщо вірити релігійних джерел, Адам був створений з праху земного, а в Корані і у деяких народів (наприклад, японців), боги виліпили людей з глини. На думку хіміка-органіка Олександра Грем Кернс-Сміт з Університету Глазго в Шотландії, це може бути не простий алегорією: перші молекули життя могли утворитися саме на глині. Спочатку примітивні вуглецеві з’єднання не мали ДНК, а отже, не могли відтворювати собі подібних – «розмноження» могло бути стимульовано тільки джерелами з зовнішнього середовища.
Таким джерелом могла бути глиниста порода, яка являє собою не просто якусь масу землі – це організована, упорядкована послідовність молекул. Глиняна поверхня могла не тільки концентрувати і об’єднувати органічні з’єднання, але на мікроскопічному рівні організовувати їх структури, діючи на зразок геному. З часом органічні молекули «запам’ятали» цю послідовність і навчилися самоорганізовуватися. Згодом вони ускладнювалися: у них з’явився прототип ДНК, РНК та інших нуклеїнових кислот.
Життя океанів
«Теорія підводних гідротермальних джерел» передбачає, що життя могло зародитися у витоків підводних вулканів, які викидали крізь тріщини в океанічному дні багаті воднем молекули і багато тепла. Ці молекули об’єднувалися на поверхні скель, які забезпечували мінеральні каталізатори для нових хімічних реакцій.
Так народилися бактерії, утворили всесвітньо відому геологічну дивину – строматолиты (від «строматос» – килим і «літос» – камінь). У окаменевшем вигляді ці утворення збереглися до цих пір. А підводні джерела такого типу в наш час продовжують відігравати важливу роль у підтримці різноманітних морських екосистем.
Холод – каталізатор еволюції
Хто з вчених не був прав, але прості одноклітинні бактерії все-таки заселили планету – і в такому вигляді вони незмінно існували протягом більше мільярда років. Потім стався неймовірно швидко за мірками еволюції вибух – почали розвиватися набагато більш складні форми життя, які освоїли спочатку океани, а потім сушу, ґрунту і, нарешті, повітря. Не так давно вчені зуміли розібратися, що стало поштовхом для вирішальних змін. Ним виявився самий потужний льодовиковий період за всю історію Землі, яка настала близько 3 мільярдів років тому. Планета була повністю покрита льодом товщиною до одного кілометра – фахівці назвали це явище «Земля-сніжок» (на кшталт тих, в які грають діти).
Умови життя для найпростіших мікроорганізмів різко змінилися – але, з іншого боку, під товщею льоду витривалим бактеріям-экстримофилам довелося адаптуватися! Саме в цей «інкубаторний» період відбулося первинне поділ бактерій способів виживання: одні з них навчилися отримувати енергію з сонячного світла, інші черпали сили, переробляючи розчинені у воді речовини. Це поклало початок царств живої природи – перші в майбутньому стануть рослинами і одноклітинними фотосинтезирующими тваринами, другі – многоклеточными тваринами і грибами.
Але одного разу гарячі вулкани знову прокинулися, і виплеснули в атмосферу величезну кількість вуглекислого газу, який став причиною потужного парникового ефекту. Планета зігрілася, льоди розтанули і випустили на волю «дорослі» бактерії. Процес фотосинтезу, що відбувається в цианобактериях (синьо-зелених водоростях), дав нову реакцію – і атмосфера в короткі терміни наситилася киснем. А потрапили в океан уламки мінеральних порід, принесених льодовиком, дали нові варіанти хімічних реакцій. Це, як вже стає зрозуміло, дозволило еволюціонувати тваринам. Незабаром, замість поділу бактерій на дві нові, вони почали ділитися без догляду у «вільне плавання», і утворювати перші багатоклітинні структури. Прикладом можуть служити найдавніші багатоклітинні тварини без нервової, кров’яний і травної систем – морські губки.
Згідно з цією теорією, життя цілком імовірна під товстим шаром льоду на одному із супутників Юпітера – у прихованих від космічних зондів холодних океанах Європи. Група дослідників з NASA так само встановила, що під льодами супутника присутній геотермальна активність. Тому цілком можливо, що Європа повторює наш власний шлях, і коли наше сонце почне старіти і стане яскравішим, еволюція теж візьме верх над вічним холодом.
