Kreditna slika: Oceanografski Woods Hole
Veliko stvari je moralo iti dobro, da se je življenje začelo dogajati. Če greš nazaj, se vse začne z vesoljem Velikega poka, ki rodi prostor in čas. V tej zgodnji vesoljski svetlobi je odmevala svetloba, upočasnjena živahnost, prvinski elementi so se kondenzirali in nato kondenzirali v prvo generacijo ogromnih vzrediteljskih zvezd. Po segrevanju pojma (z gravitacijskim stiskanjem) se je prvotna snov začela zlivati v zvezdna jedra in manjša oblika svetlobe se je premaknila navzven, da bi ogrela in osvetlila mlado in potencialno vedno bolj razširjeno Vesolje.
Več časa in več prostora je videlo, da je veliko tistih zgodnjih modrih zvezd vsrkalo (po zelo kratkem življenju). Kasnejše eksplozije so v vesolje potegnile ogromno težjih - neprimernih - atomov. Iz tega bogatega kozmičnega obdajanja so se oblikovale nove zvezde - mnoge s planetarnimi spremljevalci. Ker so sonci druge in tretje generacije manj masivni kot njihovi potomci, gorijo počasneje, hladneje in veliko, veliko dlje - nekaj bistvenega pomena za vrste dobro beležnih energijskih ravni, ki so potrebne za omogočanje organskega življenja.
Čeprav so se vzrediteljske zvezde oblikovale v nekaj sto milijonih let od velikega poka, je življenje na Zemlji trajalo svoj čas. Naše Sonce - zvezda tretje generacije skromne mase - se je oblikovalo približno devet milijard let kasneje. Življenjske oblike so se razvile nekaj več kot milijardo let po tem. Ko se je to zgodilo, so se molekule združile in tvorile organske spojine, ki so se - v primernih pogojih - združile kot aminokisline, proteini in celice. Med vsem tem je bila ena slojevitost dodana drugi in bitja so postajala vedno bolj dojemljiva za svet okoli sebe. Sčasoma - po več milijardah let - se je razvila vizija. A vizija - dodana subjektivnemu občutku zavedanja - je Vesolju omogočila, da se je ozrl vase.
Empirične raziskave osnov življenja kažejo, da sestava dobro izbranih elementov (vodik, ogljik, kisik in dušik), ki so izpostavljeni neionizirajočemu ultravijoličnemu sevanju, tvori aminokisline. Aminokisline same imajo izjemno sposobnost povezovanja v beljakovine. In beljakovine imajo precej "proteansko" sposobnost, da celicam dajejo obliko in obnašanje. Zdaj je povsem mogoče, da so se prve vesoljske aminokisline oblikovale v vesolju1 - zaščiteni pred težjimi oblikami sevanja v obsežnih oblakih, sestavljenih iz prvotnega materiala in materiala, ki ga vsebujejo zvezde. Zaradi tega je življenje lahko vseprisotni pojav, ki čaka le na nekatere ugodne pogoje, da se ukorenini in preraste v najrazličnejše oblike.
Trenutno eksobiologi verjamejo, da je tekoča voda bistvena za nastanek in razmnoževanje organskega življenja. Voda je izredna snov. Kot blago topilo voda drugim molekulam omogoča disociacijo in mešanje. Medtem je zelo stabilen in prozoren za vidno svetlobo - nekaj koristnega, če biotiki črpajo energijo neposredno iz sončne svetlobe. Na koncu voda dobro zadrži temperaturo, odvaja odvečno toploto z uparjanjem in plava, ko se ohladi, da se strdi kot led.
Po besedah Nasinega eksobiologa Andrewa Pohorilleja, "voda združuje organske molekule in omogoča organizacijo v strukture, ki so na koncu postale celice." Pri tem voda deluje v neprimerljivi matrici, ki organskim molekulam omogoča, da tvorijo samoorganizirajoče se strukture. Andrew navaja eno lastnost, edinstveno povezano z vodo, ki omogoča samoorganizacijo in rast: "Hidrofobni učinek je odgovoren za to, da se voda in olje ne mešata, mila in detergenti" zajamejo "mastno umazanijo med pranjem v vodi in ogromno drugih pojavov. Na splošno velja, da je hidrofobni učinek odgovoren za ločevanje nepolarnih (mastnih) molekul ali delov molekul iz vode, tako da se lahko držijo skupaj, čeprav niso vezane. V biologiji so to ravno interakcije, ki so odgovorne za tvorbo 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 naklonjeno le nekaj dobro umeščenih planetov - in morda peščica velikih lun s pogoji, potrebnimi za življenje. V mnogih primerih se vse kaže na nebesne nepremičnine - lokacijo, lokacijo, lokacijo ...
Zgodnje življenje na Zemlji je bilo po obliki in obnašanju zelo preprosto. Čeprav so celični, jim ni manjkalo osrednjega jedra (prokariontska) in drugih podstruktur (organelov). Če nimajo jedra, se take celice razmnožujejo aseksualno. Ti anaerobi so nastali predvsem z ustvarjanjem (anabolizacijo) plina metana iz vodika in ogljikovega dioksida. Všeč jim je bila vročina - in veliko je bilo, da je šlo naokoli!
Dejstvo, da se je življenje na Zemlji razvilo, ne bi smelo biti tako presenetljivo, kot bi si lahko kdo mislil. Življenje danes velja za veliko bolj trdno, kot smo si nekoč predstavljali. Tudi zdaj hidrotermalni odprtine globoko v oceanu izpuščajo skoraj vrelo vodo. V bližini takšnih zračnikov cveti življenje - v obliki orjaških cevnih črvov in školjk. Globoko pod površjem Zemlje najdemo anaerobne bakterije, ki presnavljajo minerale. Takšni pogoji so se v večjem delu 20. stoletja zdeli nemogoči. Zdi se, da življenje izvira tudi v najtežjih pogojih.
Ko se življenje razvija v našem svetu, so celice razvile organele - nekatere z vključitvijo manjših, bolj specializiranih celic v svoje strukture. Planet se je ohladil, ozračje se je razjasnilo in sončna svetloba se je igrala na oceane. Nastale so primitivne bakterije, ki so energijo sončne svetlobe določile kot hrano. Nekateri so ostali prokariotski, drugi pa so razvili jedro (evkariontsko). Te primitivne bakterije so povečale vsebnost kisika v Zemljini atmosferi. Vse to se je zgodilo pred približno dvema milijardama let in je bilo ključnega pomena za podporo kakovosti in količine življenja, ki ga trenutno naseljuje "modri planet".
V ozračju so prvotno sestavljali manj kot 1% kisika, vendar ko so se stopnje zvišale, so življenjske oblike, ki jih jedo bakterije, prilagojene sinteziranju vode iz kisika in vodika. S tem se sprosti veliko več energije, kot je zmožen metabolizem metana. Nadzorovana sinteza vode je bila velik dosežek za življenje. Razmislite o poskusih laboratorija za kemijo v srednji šoli, pri katerih se plin in kisik združita, segrevata in nato eksplodirata. Primitivne oblike življenja so se morale naučiti ravnati s temi zelo hlapnimi snovmi na veliko varnejši način - postavljanje fosforja nalogo pri pretvorbi ADP v ATP in nazaj.
Kasneje - pred približno 1 milijardo let - so se oblikovala najpreprostejša večcelična bitja. Do tega je prišlo, ko so se celice združile v skupno dobro. Toda takšna bitja so bila preproste kolonije. Vsaka celica je bila popolnoma samostojna in je skrbela za svoje potrebe. Vse, kar so potrebovali, je bila stalna izpostavljenost topli juhi zgodnjih oceanov, da so pridobili hranila in odstranili odpadke.
Naslednji velik korak v evoluciji življenja2
so nastale, ko so se razvile specializirane vrste celičnega tkiva. Mišice, živci, povrhnjica in hrustanec so napredovali pri razvoju številnih zapletenih oblik življenja, ki danes naseljujejo naš planet - od cvetoče rastline do brstičnega mladega astronoma! Toda to prvo organizirano bitje je zelo verjetno črv (kopriva), ki je skoval skozi morsko blato pred približno 700 milijoni let. S pomanjkanjem oči in osrednjim živčnim sistemom je imel samo sposobnost dotika in okusa. Toda zdaj se je življenje sposobno razlikovati in specializirati. Samo bitje je postalo ocean ...
S pojavom dobro organiziranih bitij se je tempo življenja pospešil:
S 500 MYA so se razvili prvi vretenčarji. Verjetno so bila to jegulja podobna bitja, ki niso imela na vidiku, a so občutljiva na kemične - in morda električne - spremembe v svojem okolju.
Do 450 MYA so se prve živali (žuželke) pridružile koreninskim rastlinam na kopnem.
Približno 400 MYA so prvi vretenčarji zlezli iz morja. To je bila morda amfibijska riba, ki živi na žuželkah in rastlinskem življenju ob obali.
Leta 350 MYA so se pojavili prvi plazilci, podobni iguani. Te so imele močne, trde čeljusti v enodelni lobanji. Ko so postajali večji, so si takšni plazilci osvetlili lobanje z dodajanjem odprtin (izven preprostih očesnih vtičnic). Preden so na zemlji prevladovali dinozavri, so pred njimi krokodili, želve in pterasavri (leteči plazilci).
Primitivni sesalci segajo skoraj 220 milijonov. Večina teh bitij je bila majhnih in glodavcev. Poznejše različice so razvile placento, vendar so prejšnje vrste v notranjosti preprosto izvalile jajca. Vsi sesalci so seveda toplokrvni in zaradi tega morajo hrano jesti, da ohranijo telesno temperaturo - zlasti v hladnih vetrovnih nočeh, ki spremljajo šibke galaksije ob reki Eridanus…
Tako kot sesalci toplokrvne ptice potrebujejo več hrane kot plazilci - vendar kot plazilci - odložijo jajčeca. Ni slaba ideja za bitje leta! Danes letijo nebesne ptice (npr. Cygnus Labod in Akila orel), ker so prave ptice krile približno 150 MYA.
Najzgodnejši primati so obstajali celo v času izumrtja dinozavrov. Trdni dokazi podpirajo domnevo, da so sami dinozavri prešli v skupino, potem ko je asteroid - ali komet - vplival na polotok Jukatan v Mehiki. Po tem katastrofalnem dogodku so se temperature spustile, kot da so se spustile "nejedrske" zime. V takšnih pogojih je bila hrana nadvse varna, a toplokrvnost je prišla na svoje. Vendar še ni bilo dolgo, preden je ena vrsta gigantizma kmalu zamenjala drugo - sesalci so se razvili do izrednih velikosti in se največji razvili v maternici morja in zdaj dobijo obliko velikih kitov.
Konec "strašnih kuščarjev" ni prvo množično izumrtje življenja - pred njim so bili štirje odmori. Danes, zavedajoč se potenciala za druge takšne kataklizmične vplive, nekateri svetovni astronomi pozorno spremljajo okolizemeljske kroge naplavin, ki so ostale od nastanka sončnega sistema. Najmanjše vrste - na primer meteorji - postavljajo neškodljive nebesne svetlobne oddaje. Večji meteorji (bolidi) občasno širijo "plamen" in sledijo "dimu", ko se zrušijo na Zemljo. Večja trupla so puščala prebujanje naravnih opustošenj po kilometrih gozdov, ne da bi za seboj pustila tudi sledi o lastnem materialu "partijskega strmoglavljenja". Toda večji vsiljivci imajo malo takšne skromnosti. Asteroid ali komet v premeru enega kilometra bi pomenil absolutno nesrečo za populacijsko središče. Organi, ki imajo desetkrat večjo velikost, so lahko množični odmiki take vrste, ki so črtali konec dinozavrije.
Človeška bitja so najprej stopila pokonci nekje 6MYA. Verjetno se je to zgodilo, ko se je pot razhajala med protohimpanzami in zgodnjimi hominidi. To razhajanje je sledilo deset milijonov letnemu obdobju hitrega razvoja primatov in se zlilo v šestmilijonski letni cikel evolucije človeka. Prvo kamnito orodje je človeška roka izdelala pred približno 2 milijoni let. Milijon let pozneje je nek podjetni pripadnik človeške vrste zanetil ogenj. Tehnologija je začela zagon zelo počasi - sto tisoč let je minilo brez bistvenega izboljšanja orodij, ki jih uporabljajo plemenske družbe že davno.
Sodobni ljudje izvirajo pred več kot 200.000 leti. Približno 125 tisoč let kasneje se je zgodil dogodek, ki je celotno človeško populacijo planeta Zemlje zmanjšal na manj kot 10.000 posameznikov. Ta dogodek ni bil zunajzemeljske narave - Zemlja je verjetno izbruhnila "ogenj in seme" med izbruhom plinske komore magme (podobno kot pod nacionalnim parkom Yellowstone v zahodni ZDA). Preteklo je še 65.000 let, kamnita doba pa je popustila dobi kmetijstva. Pred 5000 leti so se prva mesta-države združila v rodovitnih dolinah, obkroženih s precej manj gostoljubnimi vzponi. Cele civilizacije so prišle in odšle. Vsak mimo baklja kulture in tehnologija, ki se počasi razvija do naslednje. Danes je minilo le nekaj kratkih stoletij, ko so prve steklene leče človeka oblikovale človeško oko na stvari Nočnega neba.
Danes ogromna ogledala in vesoljske sonde nam omogočajo, da razmišljamo o obsežnih dosegih vesolja. Videli smo, da je kozmos dinamičen in morda celo navdušujoč nad življenjem, ki je bolj obilno, kot si kdo sploh lahko predstavlja. Tako kot svetloba in snov je tudi življenje lahko temeljna kakovost vesoljsko-časovnega kontinuuma. Življenje je lahko enako univerzalno kot gravitacija - in osebno kot večer sam s teleskopom pod nočnim nebom ...
1 Pravzaprav je bil radiofrekvenčni spektrografski odtis vsaj ene aminokisline (glicin) v velikih oblakih prahu in plina znotraj medzvezdnega medija (ISM). (Glej aminokislino, ki jo najdemo v vesolju).
2 Da se življenje razvija iz manj sofisticiranih v bolj prefinjene oblike, je vprašanje zunaj znanstvenega spora. Kako globoko poteka ta proces, je vprašanje globoke delitve v človeški družbi. Astronomi - za razliko od biologov - niso dolžni držati nobene teorije glede tega vprašanja. Ne glede na to, ali prihaja do mutacije ali naravne selekcije, lahko pride do procesa ali kakšne nevidne "roke", da bi takšne stvari prinesli, je zunaj področja astronomskih raziskav. Astronomi zanimajo strukture, pogoje in procese v vesolju na splošno. Ko življenje postane bolj razvidno v tej razpravi, bo o astronomiji - zlasti o eksobiologiji - o tej zadevi treba povedati več. Toda že samo dejstvo, da lahko astronomi dovolijo naravi, da na takšen način nagovarja nenadno in takojšnje "ustvarjanje ex nihilo" v obliki velikega poka, kaže, kako fleksibilno je astronomsko razmišljanje glede končnega izvora.
Zahvala: Moja zahvala gre eksobiologu
Andrew Pohorille iz NASE, ki me je razsvetlil o velikem pomenu hidrofobnega učinka na oblikovanje samoorganizirajočih se struktur. Če želite več informacij o eksobiologiji, poglejte na Nasino uradno spletno stran Exobiology Life Through Space in Time, prek katere sem imel veliko srečo z Andrejem.
O avtorju:
Navdušen nad mojstrovino zgodnjih 1900: "Nebo skozi tri, štiri in pet palčne teleskope" je Jeff Barbour pri sedmih letih začel z astronomijo in vesoljsko znanostjo. Trenutno Jeff večino svojega časa namenja opazovanju nebes in vzdrževanju spletne strani
Astro.Geekjoy.
