Kredit slike: Woods Hole Oceanographic
Veliko stvari je moralo biti dobro, da je življenje nastalo. Če se vrnete daleč nazaj, se vse začne z vesoljem Velikega poka, ki rodi prostor in čas. V tem zgodnjem vesolju je odmevala svetloba, upočasnjena v živahnosti, prvotni elementi so se združili in nato zgostili v prvo generacijo masivnih vzrejnih zvezd. Po segrevanju na pojem (z gravitacijskim stiskanjem) se je prvotna snov začela zlivati v zvezdnih jedrih in manjša oblika svetlobe se je premaknila navzven, da bi segrela in osvetlila mlado in potencialno vedno razširjeno Vesolje.
Več časa in več prostora je povzročilo, da so mnoge od teh zgodnjih modrih zvezd implodirale (po zelo kratkem življenju). Naslednje eksplozije so v vesolje izbruhale ogromne količine težjih – ne-prvičnih – atomov. Iz te bogate kozmične danosti so nastale nove zvezde – mnoge s planetarnimi spremljevalci. Ker so takšna sonca druge in tretje generacije manj masivna od svojih prednikov, gorijo počasneje, hladneje in veliko, veliko dlje – nekaj, kar je bistveno za vrsto benigno doslednih ravni energije, ki je potrebna za omogočanje organskega življenja.
Čeprav so vzrediteljske zvezde nastale v nekaj sto milijonih letih po velikem poku, si je življenje na Zemlji vzelo svoj čas. Naše Sonce – tretja generacija zvezde skromne mase – je nastalo kakšnih devet milijard let pozneje. Življenjske oblike so se razvile nekaj več kot milijardo let po tem. Ko se je to zgodilo, so se molekule združile v organske spojine, ki so se – pod primernimi pogoji – združile kot aminokisline, beljakovine in celice. Med vsem tem se je ena plast kompleksnosti dodajala drugi in bitja so postajala vse bolj dojemljiva za svet okoli sebe. Sčasoma se je – po več milijardah let – razvila vizija. In vizija – dodana subjektivnemu občutku zavedanja – je omogočila Vesolju, da se ozre nazaj vase.
Empirične raziskave osnov življenja kažejo, da mešanica dobro izbranih elementov (vodik, ogljik, kisik in dušik), izpostavljena neionizirajočemu ultravijoličnemu sevanju, tvori aminokisline. Same aminokisline imajo izjemno sposobnost povezovanja v beljakovine. In beljakovine imajo precej 'proteansko' sposobnost, da dajejo obliko in obnašanje celicam. Zdaj velja za povsem možno, da so prve aminokisline nastale v vesolju1– zaščiteni pred težjimi oblikami sevanja znotraj ogromnih oblakov, sestavljenih iz primordialnega in zvezdnega materiala. Zaradi tega je življenje lahko vseprisoten pojav, ki preprosto čaka le določene ugodne razmere, da se ukorenini in preraste v najrazličnejše oblike.
Trenutno eksobiologi verjamejo, da je tekoča voda bistvena za nastanek in razmnoževanje organskega življenja. Voda je izjemna snov. Kot blago topilo voda omogoča, da se druge molekule disociirajo in mešajo. Medtem je zelo stabilen in je prozoren za vidno svetlobo – nekaj uporabnega, če naj biotiki črpajo energijo neposredno iz sončne svetlobe. Končno voda dobro drži temperaturo, odvaja odvečno toploto z izhlapevanjem in plava, ko se ohladi, da se strdi kot led.
Po besedah eksobiologa Nase Andrewa Pohorilleja 'voda združuje organske molekule in omogoča organizacijo v strukture, ki so na koncu postale celice.' Pri tem voda deluje v neprimerljivi matriki, ki organskim molekulam omogoča, da tvorijo samoorganizirajoče se strukture. Andrew navaja eno lastnost, ki je edinstveno povezana z vodo, ki omogoča samoorganizacijo in rast: »Hidrofobni učinek je odgovoren za to, da se voda in olje ne mešata, mila in detergenti 'ujamejo' mastno umazanijo med pranjem v vodi in za ogromno drugih pojavov. Na splošno je hidrofobni učinek odgovoren za ločevanje nepolarnih (oljnih) molekul ali delov molekul od vode, tako da se lahko držijo skupaj, čeprav niso vezane. V biologiji so to ravno interakcije, ki so odgovorne za nastanek membranskih celičnih sten in za zlaganje beljakovin v funkcionalne strukture.
Da voda prevzame tekoče stanje, mora ostati v razmeroma ozkem območju temperatur in tlakov. Zaradi tega je le nekaj dobro postavljenih planetov – in morda peščica velikih lun naklonjenih pogojem, potrebnim za življenje. V mnogih primerih se vse skupaj spusti na obliko nebesne nepremičnine – lokacija, lokacija, lokacija …
Zgodnje življenje na Zemlji je bilo zelo preprosto po obliki in obnašanju. Čeprav so bili celični, jim je manjkalo osrednje jedro (prokariontske) in druge podstrukture (organele). Brez jedra so se takšne celice razmnoževale nespolno. Ti anaerobi so se preživljali predvsem z ustvarjanjem (anabolizacijo) plina metana iz vodika in ogljikovega dioksida. Všeč jim je bila vročina – in veliko je bilo za iti naokoli!
Dejstvo, da se je življenje razvilo na Zemlji, ne bi smelo biti tako presenetljivo, kot bi si kdo mislil. Življenje zdaj velja za veliko bolj robustno, kot smo si nekoč predstavljali. Tudi zdaj hidrotermalni zračniki globoko v oceanu izpuščajo skoraj vrelo vodo. V bližini takšnih zračnikov cveti življenje – v obliki velikanskih cevastih črvov in školjk. Globoko pod površjem Zemlje najdemo anaerobne bakterije, ki presnavljajo minerale. Takšne razmere so bile skozi večino 20. stoletja nemogoče. Zdi se, da življenje vznikne tudi v najtežjih razmerah.
Ko so življenjske oblike napredovale v našem svetu, so celice razvile organele – nekatere tako, da so v svoje strukture vključile manjše, bolj specializirane celice. Planet se je ohladil, njegovo ozračje se je razjasnilo in sončna svetloba je igrala na oceane. Nastale so primitivne bakterije, ki so fiksirale energijo iz sončne svetlobe kot hrano. Nekateri so ostali prokariontski, drugi pa so razvili jedro (evkariontske). Te primitivne bakterije so povečale vsebnost kisika v Zemljini atmosferi. Vse to se je zgodilo pred približno 2 milijardama let in je bilo bistveno za podporo kakovosti in količine življenja, ki trenutno naseljuje 'Modri planet'.
Prvotno je bilo ozračje sestavljeno iz manj kot 1 % kisika – a ko so se ravni povečale, so se življenjske oblike, ki jedo bakterije, prilagodile sintetiziranju vode iz kisika in vodika. S tem se sprosti veliko več energije, kot je sposobna presnova metana. Nadzorovana sinteza vode je bila velik dosežek za življenje. Razmislite o eksperimentih v srednješolskem kemijskem laboratoriju, kjer se vodik in kisik združita, segreta in nato eksplodirata. Primitivne življenjske oblike so se morale naučiti ravnati s temi zelo hlapnimi snovmi na veliko varnejši način – s fosforjem pri pretvorbi ADP v ATP in nazaj.
Kasneje - pred približno 1 milijardo let - so nastala najpreprostejša večcelična bitja. To se je zgodilo, ko so se celice združile za skupno dobro. Toda takšna bitja so bila preproste kolonije. Vsaka celica je bila popolnoma samostojna in je skrbela za svoje potrebe. Vse, kar so zahtevali, je bila stalna izpostavljenost topli juhi zgodnjih oceanov, da bi pridobili hranila in odstranili odpadke.
Naslednji velik korak v evoluciji življenja2
je prišlo z razvojem specializiranih tipov celičnega tkiva. Mišice, živci, povrhnjica in hrustanec so pospešili razvoj številnih kompleksnih življenjskih oblik, ki zdaj naseljujejo naš planet – od cvetoče rastline do nadobudnega mladega astronoma! Toda to prvo organizirano bitje je lahko zelo dobro črv (anelid), ki se koplje skozi morsko sluz pred približno 700 milijoni let. Brez oči in centralnega živčnega sistema je imel le sposobnost dotika in okusa. Toda zdaj je bilo življenje sposobno razlikovati in specializirati. Samo bitje je postalo ocean ...
S prihodom dobro organiziranih bitij se je tempo življenja pospešil:
Do 500 MYA so se razvili prvi vretenčarji. To so bila verjetno jeguljam podobna bitja, ki nimajo vida, vendar so občutljiva na kemične – in morda električne – spremembe v svojem okolju.
Do 450 MYA so se prve živali (žuželke) pridružile ukoreninjenim rastlinam na kopnem.
Približno 400 MYA so prvi vretenčarji splezali iz morja. Morda je bila to dvoživka, ki se preživlja z žuželkami in rastlinskim življenjem ob obali.
Do 350 MYA - pojavili so se prvi plazilci, podobni iguani. Ti so imeli močne, trde čeljusti v enodelni lobanji. Ko so postali večji, so takšni plazilci olajšali lobanje z dodajanjem odprtin (poleg preprostih očesnih vtičnic). Preden so dinozavri prevladovali na zemlji, so bili pred njimi krokodili, želve in pterazavri (leteči plazilci).
Primitivni sesalci segajo skoraj 220 MY nazaj. Večina teh bitij je bila majhnih in podobnih glodalcem. Poznejše različice so razvile posteljico - toda prejšnje vrste so preprosto izlegle jajca znotraj. Seveda so vsi sesalci toplokrvni in morajo zaradi tega požrešno jesti, da vzdržujejo telesno temperaturo – še posebej v mrzlih vetrovnih nočeh, ko sledijo šibkim galaksijam ob reki Eridan...
Tako kot sesalci toplokrvne ptice potrebujejo več hrane kot plazilci – a tako kot plazilci – odležejo jajca. Ni slaba ideja za bitje letenja! Danes letijo nebesne ptice (kot sta pozno poletni Labod Labod in Orel Aquila), ker so prave ptice zaletele okoli 150 MYA.
Najzgodnejši primati so obstajali že v času izumrtja dinozavrov. Močni dokazi podpirajo idejo, da so sami dinozavri prešli kot skupina, potem ko je asteroid – ali komet – prizadel polotok Jukatan v Združenih državah Mehike. Po tem katastrofalnem dogodku so temperature padle, ko se je spustila »nejedrska« zima. V takih razmerah je bilo hrane malo, toplokrvnost pa je prišla do izraza. Vendar ni bilo dolgo, preden je ena vrsta »gigantizma« kmalu zamenjala drugo – sesalci so sami zrasli do izjemnih velikosti, največji pa so se razvili v maternici morja in zdaj prevzamejo obliko velikih kitov.
Konec 'groznih kuščarjev' ni bil prvo množično izumrtje življenja - pred tem so bila štiri predhodna izumrtja. Danes, ki se zavedajo možnosti za druge takšne kataklizmične vplive, nekateri svetovni astronomi budno spremljajo kose naplavin, ki so ostali od nastanka sončnega sistema, ki krožijo okoli Zemlje. Najmanjše vrste – na primer meteorji – prikazujejo neškodljive nebesne svetlobne oddaje. Večji meteorji (bolidi) občasno širijo »plamen« in sledijo »dimu«, ko padejo na Zemljo. Večja telesa so pustila sledi naravnega opustošenja po kilometrih gozdov – ne da bi za seboj pustili niti sledu lastnega materiala, ki se zruši. Toda večji vsiljivci imajo malo takšne skromnosti. Asteroid ali komet v premeru enega kilometra bi pomenil absolutno katastrofo za populacijsko središče. Tela, desetkrat večja, so lahko vzrok za množično odmiranje vrste, ki je pomenila konec dinozavra.
Človeška bitja so prvič hodila pokonci približno 6 MYA. To se je verjetno zgodilo, ko se je pot med protošimpanzi in zgodnjimi hominidi razhajala. To razhajanje je sledilo desetmilijonskemu obdobju hitre evolucije primatov in se zlilo v šestmilijonski cikel človeške evolucije. Prva kamnita orodja so bila izdelana s človeško roko pred približno 2 milijoni let. Ogenj je vpregel kakšen podjetni pripadnik človeške vrste milijon let pozneje. Tehnologija je pridobivala zagon zelo počasi – na stotine tisoč let je minilo brez bistvenega izboljšanja orodij, ki so jih uporabljale plemenske družbe v davni preteklosti.
Sodobni ljudje so nastali pred več kot 200.000 leti. Približno 125 tisoč let pozneje se je zgodil dogodek, ki je morda zmanjšal celotno človeško populacijo planeta Zemlje na manj kot 10.000 posameznikov. Ta dogodek ni bil zunajzemeljske narave – Zemlja je verjetno izbruhnila »ogenj in žveplo« med izbruhom plinsko napolnjene magmatske komore (podobno kot pod nacionalnim parkom Yellowstone v zahodnih ZDA). Minilo je še 65.000 let in kamena doba se je umaknila dobi kmetijstva. Pred 5000 leti so se prve mestne države združile v rodovitnih dolinah, obkroženih z veliko manj gostoljubnim podnebjem. Cele civilizacije so prišle in odšle. Vsak prehaja bakla kulture in počasi razvijajoče se tehnologije do naslednjega. Danes je minilo le nekaj kratkih stoletij, odkar so prve človeške roke oblikovale steklene leče in obrnile človeško oko na stvari Nočnega neba.
Danes nam ogromna ogledala in vesoljske sonde omogočajo premišljevanje o obsežnih delih vesolja. Vidimo kozmos, ki je dinamičen in verjetno navdušujoč z življenjem, ki je bolj obilno, kot bi si kdo sploh lahko predstavljal. Tako kot svetloba in snov je lahko življenje temeljna kakovost prostorsko-časovnega kontinuuma. Življenje je lahko tako univerzalno kot gravitacija - in tako osebno kot večer sam s teleskopom pod nočnim nebom ...
1Pravzaprav so radiofrekvenčni spektrografski prstni odtis vsaj ene aminokisline (glicin) našli v ogromnih oblakih prahu in plina znotraj medzvezdnega medija (ISM). (Glej Aminokislina, ki jo najdemo v globokem vesolju ).
2To, da se življenje razvija iz manj prefinjenih v bolj prefinjene oblike, je vprašanje, ki ni predmet znanstvenega spora. Kako se ta proces odvija, je vprašanje globoke delitve v človeški družbi. Astronomom – za razliko od biologov – ni treba imeti nobene posebne teorije o tem vprašanju. Ali naključna mutacija in naravna selekcija poganjata proces ali pa obstaja neka nevidna 'roka', ki povzroča takšne stvari, je zunaj področja astronomskega raziskovanja. Astronome zanimajo strukture, pogoji in procesi v vesolju na splošno. Ko bo življenje postalo bolj pomembno za to razpravo, bo imela astronomija – zlasti eksobiologija – več povedati o tej zadevi. Toda samo dejstvo, da lahko astronomi dovolijo naravi, da govori o takih vprašanjih, kot je nenadna in trenutna »kreacija ex nihilo« v obliki velikega poka, kaže, kako prilagodljivo je astronomsko razmišljanje glede končnega izvora.
Priznanje:Moja zahvala gre eksobiologu
Andrew Pohorille iz NASA, ki me je razsvetlil o velikem pomenu hidrofobnega učinka na nastanek samoorganizirajočih se struktur. Za več informacij o eksobiologiji obiščite uradno spletno stran NASA Exobiology Life Through Space and Time, prek katere sem imel srečo stopiti v stik z Andrewom.
O avtorju:
Jeff Barbour se je po navdihu mojstrovine iz zgodnjih 1900-ih: »Nebo skozi tri, štiri in petinčne teleskope« začel ukvarjati z astronomijo in vesoljsko znanostjo pri sedmih letih. Trenutno Jeff veliko svojega časa posveča opazovanju nebes in vzdrževanju spletne strani
Astro.Geekjoy.