Kuvan luotto: Woods Hole Oceanographic
Monien asioiden piti mennä hyvin, jotta elämä syntyisi. Jos menet takaisin, kaikki alkaa Big Bang -universumista, joka synnyttää tilan ja ajan. Siinä varhaisessa maailmankaikkeuden valossa kaikui, hitaasti elinvoimaisesti, ensisijaiset elementit yhdistyivät ja sitten tiivistyivät massiivisten kasvatustähteiden ensimmäiseksi sukupolveksi. Lämmittämisen jälkeen ajatukseen (painovoimapuristuksella) alkumateriaali alkoi sulautua tähtisydämeihin ja pienempi valon muoto siirtyi ulospäin lämmittämään ja valaisemaan nuorta ja mahdollisesti jatkuvasti laajenevaa maailmankaikkeutta.
Yhä enemmän aikaa ja tilaa nähtiin monien noista varhaissiinisistä tähteistä räjähtää (hyvin lyhyen elämän jälkeen). Seuraavat räjähdykset koskivat valtavia määriä raskaampia - ei-ensisijaisia - atomeja avaruuteen. Tästä rikkaasta kosmisesta lahjoituksesta muodostui uusia tähtiä - monilla planeettojen hoitajilla. Koska tällaiset toisen ja kolmannen sukupolven auringot ovat vähemmän massiivisia kuin niiden esi-isät, ne palavat hitaammin, viileämmin ja paljon, paljon kauemmin - jotain välttämätöntä sellaiselle hyvänlaatuisesti yhdenmukaiselle energiatasolle, jota tarvitaan orgaanisen elämän mahdollistamiseksi.
Vaikka kasvatustähdet muodostuivat muutaman sadan miljoonan vuoden kuluessa Isosta räjähdyksestä, elämä täällä maan päällä otti aikansa. Aurinkomme - vaatimaton massa kolmannen sukupolven tähti - muodostui noin yhdeksän miljardia vuotta myöhemmin. Elämänmuodot kehittyivät hiukan yli miljardi vuotta sen jälkeen. Tällöin molekyylit yhdistyivät orgaanisiksi yhdisteiksi, jotka sopivissa olosuhteissa liittyivät toisiinsa aminohapoina, proteiineina ja soluina. Kaiken tämän aikana yksi monimutkaisuuskerros lisättiin toiseen ja olennot muuttuivat yhä havainnollisemmaksi ympäröivään maailmaan. Lopulta - miljardien vuosien jälkeen - visio kehittyi. Ja visio - joka lisättiin subjektiiviseen tietoisuuteen - teki mahdolliseksi maailmankaikkeuden katsoa taaksepäin itseensä.
Elämän perustekijöitä koskeva empiirinen tutkimus osoittaa, että ionisoimattomalle ultraviolettisäteilylle altistuneet hyvin valitut elementit (vety, hiili, happi ja typpi) muodostavat aminohappoja. Aminohapoilla itsessään on huomattava kyky ketjuutua yhteen proteiineiksi. Ja proteiineilla on melko ”proteaani” kyky antaa muodon ja käyttäytymisen soluille. Nyt pidetään täysin mahdollista, että aivan ensimmäiset aminohapot muodostuivat avaruudessa1 - suojattu säteilyn vaikeimmilta muodoilta laajoissa pilvissä, jotka koostuvat ensisijaisesta ja tähtiä sisältävästä materiaalista. Tästä syystä elämä voi olla yleismaailmallinen ilmiö, joka yksinkertaisesti odottaa vain tiettyjä suotuisia olosuhteita juurtumiseen ja kasvamiseen moniin eri muodoihin.
Nykyään eksobiologit uskovat, että nestemäinen vesi on välttämätöntä orgaanisen elämän muodostumiselle ja lisääntymiselle. Vesi on erikoinen aine. Miedona liuottimena vesi mahdollistaa muiden molekyylien dissosioitumisen ja sekoittumisen. Samaan aikaan se on erittäin vakaa ja läpinäkyvä näkyvälle valolle - hyödyllistä, jos biotiikan on tarkoitus saada energiaa suoraan auringonvalosta. Lopuksi vesi pitää lämpötilan hyvin, siirtää ylimääräisen lämmön höyrystymisen kautta ja kelluu jäähtyessään jähmettyäkseen jääksi.
NASA: n eksobiologin Andrew Pohorillen mukaan "Vesi tuo orgaaniset molekyylit yhteen ja sallii organisoitumisen rakenteisiin, joista lopulta tuli soluja." Vesi toimii näin vertaansa vailla olevassa matriisissa, jonka avulla orgaaniset molekyylit voivat muodostaa itsestään järjestäytyviä rakenteita. Andrew mainitsee yhden ominaisuuden, joka liittyy ainutlaatuisesti veteen ja joka tekee mahdolliseksi itsensä järjestäytymisen ja kasvun mahdollisuuden: ”Hydrofobinen vaikutus on vastuussa siitä, että vesi ja öljy eivät sekoitu, saippuat ja pesuaineet vangitsevat öljyisen lian vedessä pesemisen aikana ja valtava määrä muita ilmiöitä. Yleisemmin hydrofobinen vaikutus on vastuussa ei-polaaristen (öljyisten) molekyylien tai molekyylien osien erottamisesta vedestä, joten ne voivat tarttua yhteen, vaikka ne eivät olekaan sitoutuneet. Biologiassa nämä ovat juuri vuorovaikutuksia, jotka vastaavat kalvojen soluseinien muodostumisesta ja proteiinien laskostumisesta funktionaalisiin rakenteisiin. "
Jotta vesi ottaisi nestemäisen tilan, sen on pysyttävä suhteellisen kapeissa lämpötiloissa ja paineissa. Tämän takia vain muutama hyvin sijoitettu planeetta - ja mahdollisesti kourallinen suuria kuita - suosivat olosuhteita, joita elämä tarvitsee antaa elää. Monissa tapauksissa kaikki johtuu taivaallisesta kiinteistöstä - sijainti, sijainti, sijainti…
Varhainen elämä maan päällä oli muodoltaan ja käytökseltään hyvin yksinkertaista. Vaikka he olivat soluisia, niistä puuttui keskusydin (prokaryootti) ja muut alarakenteet (organelit). Ytimen puuttuessa sellaiset solut, jotka lisääntyivät aseksuaalisesti. Nämä anaerobit selvisivät pääasiassa luomalla (anaboloimalla) metaanikaasua vedystä ja hiilidioksidista. He pitivät lämmöstä - ja siellä oli paljon sitä kiertääkseen!
Sen tosiasian, että maan päällä kehittynyt elämä ei saisi olla niin yllättävää kuin voisi ajatella. Elämää pidetään nyt paljon vankeampana kuin kerran kuvitellaan. Jo nyt hydrotermiset tuuletusaukot syttyvät valtamerestä ja poistavat kiehuvaa vettä. Tällaisten tuuletusaukkojen vieressä elämä kukoistaa - jättiläisputki-madojen ja simpukoiden muodossa. Syviä maanpinnan alla on mineraaleja metaboloivia anaerobisia bakteereja. Tällaisia olosuhteita pidettiin mahdottomina koko 1900-luvun ajan. Elämä näyttää alkavan jopa vaikeimmissakin olosuhteissa.
Elämänmuotojen edetessä maailmallamme solut kehittivät organelleja - osa sisällyttämällä rakenteisiinsa pienempiä, erikoistuneempia soluja. Planeetta jäähtyi, ilmapiiri kirkastui ja auringonvalo levisi valtamereissä. Primitiiviset bakteerit syntyivät siitä kiinteästä energiasta auringonvalosta ruoana. Jotkut pysyivät prokaryoottisina, kun taas toisissa kehitettiin ydin (eukaryootti). Nämä primitiiviset bakteerit lisäsivät maapallon ilmakehän happipitoisuutta. Kaikki tämä tapahtui noin 2 miljardia vuotta sitten ja oli välttämätöntä elämän laadun ja määrän tukemiseksi tällä hetkellä "Sininen planeetta" -väestössä.
Alun perin ilmapiiri koostui vähemmän kuin 1% happea - mutta tasojen noustessa bakteereja syövät elämänmuodot mukautuivat syntetisoimaan vettä hapesta ja vedystä. Tämä vapautti paljon enemmän energiaa kuin metaaniaineenvaihdunta pystyy. Veden hallittu synteesi oli valtava saavutus elämälle. Harkitse lukion kemian laboratorion kokeita, joissa vety ja happea yhdistetään, kuumennetaan ja räjähtää. Alkeellisten elämänmuotojen oli opittava käsittelemään tätä erittäin haihtuvaa tavaraa paljon turvallisemmalla tavalla - asettamalla fosfori tehtävään ADP: n muuntamiseksi ATP: ksi ja takaisin.
Myöhemmin - noin miljardi vuotta sitten - muodostuivat yksinkertaisimmat monisoluiset olennot. Tämä tapahtui solujen kokoontuessa yhteisen edun hyväksi. Mutta sellaiset olennot olivat yksinkertaisia siirtomaita. Jokainen solu oli täysin itsenäinen ja huolehti omista tarpeistaan. He vaativat vain jatkuvaa altistumista varhaisten valtamerten lämpimälle liemelle ravinteiden hankkimiseksi ja jätteiden poistamiseksi.
Seuraava suuri askel elämän evoluutiossa2
tuli erikoistuneiden solukudostyyppien kehittyessä. Lihas, hermo, orvaskesi ja rusto edistivät monien monimutkaisten elämämuotojen kehitystä, jotka nyt asuttavat planeettamme - kukkasista aina orastavaan nuorelle tähtitieteilijälle! Mutta aivan ensimmäinen järjestäytynyt olento on hyvinkin voinut olla mato (annelidi), joka on haudannut noin 700 miljoonaa vuotta sitten meren liman läpi. Silmien puuttuessa ja keskushermostossa sillä oli vain kyky koskettaa ja maistaa. Mutta nyt elämässä oli kyky erottua ja erikoistua. Oleskelusta itsestään tuli valtameri…
Hyvin järjestettyjen olentojen tullessa elämäntahti nopeutui:
Vuoteen 500 MYA mennessä ensimmäiset selkärankaiset kehittyivät. Nämä olivat luultavasti ankeriaan kaltaisia olentoja, joilta puuttui näkyvyys, mutta jotka olivat herkkiä kemiallisille - ja mahdollisesti sähköisille - muutoksille ympäristössään.
Vuoteen 450 MYA mennessä ensimmäiset eläimet (hyönteiset) liittyivät juurtumiskasveihin maalla.
Noin 400 MYA ensimmäistä selkärankaista kiipesi merestä. Tämä on saattanut olla sammakkokalaa, joka esiintyy hyönteisten ja kasvien elämässä rannikolla.
Vuoteen 350 MYA mennessä - ensimmäiset ”iguaanin kaltaiset” matelijat nousivat esiin. Näillä oli vahvat, kovat leuat yksiosaisessa kallossa. Kun ne kasvoivat suuremmiksi, sellaiset matelijat valaisivat kalloaan lisäämällä aukkoja (yksinkertaisten silmälukkojen ulkopuolelle). Ennen kuin dinosaurukset hallitsivat maata, krokotiilit, kilpikonnat ja pterasaurukset (lentävät matelijat) edesivät niitä.
Primitiiviset nisäkkäät palautuvat takaisin melkein 220 miljoonaa vuotta. Suurin osa näistä olennoista oli pieniä ja jyrsijöiden kaltaisia. Myöhemmät versiot kehittivät istukan - mutta aikaisemmat lajit vain hauduttivat munat sisäisesti. Kaikki nisäkkäät ovat tietysti lämminverisiä, ja siksi sen on syödä äänekkäästi kehon lämpötilan ylläpitämiseksi - etenkin kylminä tuulisinä öisin, jotka jäljittävät heikkoja galakseja Eridanus-joen varrella ...
Kuten nisäkkäät, lämminveriset linnut tarvitsevat enemmän ruokaa kuin matelijat - mutta kuten matelijat - munivat. Ei huono idea lento-olennolle! Tänään taivaalliset linnut lentävät (kuten loppukesän Cygnus-joutsen ja Kotka-akvaali), koska oikeat linnut siipivät noin 150 MYA.
Varhaisimmat kädelliset olivat olemassa jopa dinosaurusten sukupuuttoon. Vahva näyttö tukee ajatusta, jonka mukaan dinosaurukset itse siirtyivät ryhmänä sen jälkeen, kun asteroidi - tai komeetta - vaikutti Meksikon Yhdysvaltojen Yucatanin niemimaalle. Tämän katastrofaalisen tapahtuman jälkeen lämpötilat laskivat, kun "ei-ydin" talvi laski. Sellaisissa olosuhteissa ruokaa ei ollut varaa, mutta lämminverinen sai itsensä. Kestää kuitenkin kauan ennen kuin yhden tyyppinen ”gigantismi” korvasi pian toisen - nisäkkäät itse kasvoivat poikkeuksellisiin kokoihin ja olivat suurimpia kehittyneitä meren kohdussa ja ovat nyt suurten valaiden muodossa.
”Kauheiden liskojen” loppu ei ollut ensimmäinen elämän joukkotuonne - neljä aiempaa kuolemantapausta oli edeltänyt sitä. Nykyään jotkut maailman tähtitieteilijät ovat tietoisia muiden tällaisten kataklysmisten vaikutusten mahdollisuuksista ja seuraavat maapallon läheisyydessä kiertäviä aurinkojärjestelmän muodostukseen jääneiden roskien paloja. Pienimmät tyypit - esimerkiksi meteorit - järjestävät vaarattomia taivaanvalonäytöksiä. Suuremmat meteorit (bolidit) levittävät toisinaan “liekin” ja jäljittävät “savua”, kun ne törmäävät Maahan. Suuremmat ruumiit ovat jättäneet luonnontuhojen herätykset yli mailin metsiin - jättämättä edes jälkeä omasta "puolueensa kaatuvasta" materiaalista. Mutta isommilla tunkeilijoilla ei ole juurikaan tällaista vaatimattomuutta. Asteroidi tai komeetta, jonka halkaisija on yksi kilometri, loisi absoluuttisen onnettomuuden väestökeskukselle. Rungot, jotka ovat kymmenen kertaa suurempia, saattavat johtaa massiivisiin kuolemaan, tyyppiin, joka kirjoitti dinosaurian lopun.
Ihmiset kävelivät ensin pystyssä noin 6MYA. Tämä tapahtui todennäköisesti polun eroaessa primo-simpanssien ja varhaisten hominidien välillä. Tämä erottelu seurasi kymmenen miljoonan vuoden nopean kädellisten evoluutiojaksoa ja sulautui ihmisen evoluution kuuden miljoonan vuoden jaksoon. Ensimmäiset kivityökalut valmistettiin ihmisen käsillä suunnilleen 2 miljoonaa vuotta sitten. Jokin yritteliäs ihmislaji valjasti tulen miljoona vuotta myöhemmin. Teknologia sai vauhtia hyvin hitaasti - satoja tuhansia vuosia on kulunut ilman merkittäviä parannuksia työkaluissa, joita kauan aiemmat heimoyhteisöt ovat käyttäneet.
Nykyaikaiset ihmiset ovat kotoisin yli 200 000 vuotta sitten. Noin 125 tuhatta vuotta myöhemmin tapahtui tapahtuma, joka saattoi vähentää maapallon koko ihmiskantaa alle 10 000 yksilöyn. Tuo tapahtuma ei ollut luonteeltaan maapallon ulkopuolella - maapallo itsessään todennäköisesti karkotti ”tulta ja tulikiveä” kaasuvaraisen magmankammion puhkeamisen aikana (samanlainen kuin Yhdysvaltojen länsiosassa sijaitsevassa Yellowstonen kansallispuistossa). Vielä 65 000 vuotta kului, ja kivikausi antoi tietä maatalouden iälle. Vuoteen 5000 vuotta sitten ensimmäiset kaupunkivaltiot yhdistyivät hedelmällisissä laaksoissa, joita ympäröivät paljon vähemmän vieraanvaraiset ilmastot. Koko sivilisaatioita on tullut ja mennyt. Jokainen kulkee kulttuurin taskulampun ja hitaasti kehittyvän tekniikan toiseen. Nykyään on kulunut vain muutamia lyhyitä vuosisatoja ensimmäisistä ihmisen käden muotoisista lasilinsseistä, jotka ovat kääntäneet ihmisen silmän Yötaivaan asioihin.
Nykyään valtavat peilit ja avaruusanturit antavat meille mahdollisuuden pohtia maailmankaikkeuden valtavia ulottuvuuksia. Näemme kosmos-dynaamisen ja melko mahdollisesti jännittävän elämän runsaammin kuin kukaan voisi kuvitella. Kuten valo ja aine, myös elämä voi hyvinkin olla avaruus-ajan jatkuvuuden perustavanlaatuinen laatu. Elämä voi olla yhtä universaalia kuin gravitaatio - ja yhtä henkilökohtaista kuin yksin ilta kaukoputken alla taivaan alla…
1 Itse asiassa ainakin yhden aminohapon (glysiinin) radiotaajuusspektrografinen sormenjälki on löydetty laajoista pöly- ja kaasupilvistä tähtienvälisessä väliaineessa (ISM). (Katso syvästä avaruudesta löytynyt aminohappo).
2 Se, että elämä kehittyy vähemmän kehittyneistä muodoihin, on tieteellisestä kiistatonta kysymys. Juuri tämän prosessin kulku on kysymys syvästä jakautumisesta ihmisyhteiskunnassa. Astronomit - toisin kuin biologit - eivät vaadi erityistä teoriaa tästä aiheesta. Se, johtaako sattuman mutaatio ja luonnollinen valinta prosessia vai onko olemassa jotain näkymätöntä "kättä" sellaisten asioiden aikaansaamiseksi, on astronomisen tutkimuksen ulkopuolella. Astronomit ovat kiinnostuneita maailmankaikkeuden rakenteista, olosuhteista ja prosesseista. Kun elämä tulee houkuttelevammalle tälle keskustelulle, astronomialla - erityisesti eksobiologialla - on enemmän sanottavaa aiheesta. Mutta se tosiasia, että tähtitieteilijät voivat antaa luonnon puhua sellaisista kysymyksistä kuin äkillinen ja välitön ”luominen ex nihilo” Ison räjähdyksen muodossa, osoittaa kuinka joustava tähtitieteellinen ajattelu on perimmäisen alkuperän suhteen.
kuittaus: Kiitos menee eksobiologille
Andreas Pohorille NASA: sta, joka valaisi minut hydrofobisen vaikutuksen suuresta merkityksestä itseorganisoituvien rakenteiden muodostumiselle. Lisätietoja eksobiologiasta löytyy NASA: n Exobiology Life Through Space and Time -verkkosivustolta, jonka kautta minulla oli onni ottaa yhteyttä Andrewan.
Kirjailijasta:
1900-luvun alun mestariteoksen innoittamana: “Taivas kolmen, neljän ja viiden tuuman teleskooppien läpi”, Jeff Barbour sai aloittaa tähtitieteen ja avaruustieteen seitsemän vuotiaana. Jeff omistaa tällä hetkellä suuren osan ajastaan taivaan tarkkailuun ja verkkosivuston ylläpitämiseen
Astro.Geekjoy.
