Autor fotografie: Woods Hole Oceanographic
Aby sa dosiahol život, muselo ísť veľa vecí. Ak pôjdete späť, všetko to začína vesmírom Veľkého tresku, ktorý rodí priestor a čas. V tom rannom vesmíre sa ozývalo svetlo, spomaľovalo ho vibrovanie, prapôvodné prvky sa zhlukovali a potom kondenzovali do prvej generácie obrovských chovateľských hviezd. Po zahriatí na predstavu (gravitačnou kompresiou) sa praveká hmota začala spájať do hviezdnych jadier a menšia forma svetla sa pohybovala smerom von, aby zahrejela a osvetlila mladý a potenciálne stále sa rozširujúci vesmír.
Mnohé z týchto skorých modrých hviezd implodovali viac času a viac priestoru (po veľmi krátkom živote). Následné explózie priviedli do vesmíru obrovské množstvo ťažších - nie prvotných atómov. Z tejto bohatej kozmickej nadácie sa vytvorili nové hviezdy - mnohé s planetárnymi obsluhujúcimi. Pretože také slnky druhej a tretej generácie sú menej masívne ako ich pôvodcovia, spaľujú pomalšie, chladnejšie a oveľa, oveľa dlhšie - niečo podstatné pre druh benígne konzistentných hladín energie potrebných na umožnenie organického života.
Hoci sa chovateľské hviezdy tvorili v priebehu niekoľkých stoviek miliónov rokov od Veľkého tresku, život tu na Zemi si vyžadoval čas. Naše Slnko - hviezda skromnej hmoty tretej generácie - sa vytvorilo asi o deväť miliárd rokov neskôr. Formy života sa vyvíjali o niečo viac ako miliarda rokov potom. Ako sa to stalo, molekuly sa spojili a vytvorili organické zlúčeniny, ktoré - za vhodných podmienok - sa spojili ako aminokyseliny, proteíny a bunky. Počas toho všetkého sa jedna vrstva zložitosti pridala k inej a stvorenia začali vnímať svet okolo seba. Nakoniec - po ďalších miliardách rokov - sa vyvinula vízia. A vízia - pridaná k subjektívnemu pocitu vedomia - umožnila Vesmíru pozrieť sa na seba.
Empirický výskum základov života ukazuje, že zmes dobre zvolených prvkov (vodík, uhlík, kyslík a dusík) vystavených neionizujúcemu ultrafialovému žiareniu tvorí aminokyseliny. Aminokyseliny samotné majú pozoruhodnú schopnosť reťaziť sa spolu na proteíny. A proteíny majú skôr „protean“ schopnosť dať bunkám tvar a správanie. Teraz sa považuje za celkom možné, že prvé aminokyseliny sa vytvorili vo vesmíre1 - chránené pred tvrdšími formami žiarenia v obrovských oblakoch zložených z prvotného materiálu a materiálu s hviezdami. Z tohto dôvodu môže byť život všadeprítomným fenoménom, ktorý čaká iba na určité priaznivé podmienky na zakorenenie a rast do širokej škály foriem.
V súčasnosti sa exobiológovia domnievajú, že tekutá voda je nevyhnutná pre tvorbu a množenie organického života. Voda je mimoriadna látka. Ako mierne rozpúšťadlo umožňuje voda disociáciu a zmiešanie iných molekúl. Medzitým je veľmi stabilný a transparentný pre viditeľné svetlo - niečo užitočné, ak majú biotici získavať energiu priamo zo slnečného svetla. Nakoniec voda udržuje teplotu dobre, odvádza prebytočné teplo odparovaním a po ochladení pláva, aby stuhla ako ľad.
Podľa exobiológa NASA Andrewa Pohorilla „Voda spája organické molekuly a umožňuje organizáciu do štruktúr, ktoré sa nakoniec stali bunkami.“ Pritom voda pôsobí v bezkonkurenčnej matrici, ktorá umožňuje organickým molekulám tvoriť samoorganizujúce sa štruktúry. Andrew uvádza jednu vlastnosť jedinečne spojenú s vodou, ktorá umožňuje samoorganizáciu a rast: „Hydrofóbny účinok je zodpovedný za skutočnosť, že voda a olej sa nezmiešajú, mastnoty a mydlá zachytávajú mastnú špinu počas umývania vo vode a za obrovské množstvo ďalších javov. Všeobecnejšie je hydrofóbny účinok zodpovedný za segregáciu nepolárnych (olejových) molekúl alebo častí molekúl od vody, takže sa môžu držať spolu, aj keď nie sú spojené. V biológii sú to práve interakcie, ktoré sú zodpovedné za tvorbu membránových bunkových stien a za skladanie proteínov do funkčných štruktúr. “
Aby voda prešla do tekutého stavu, musí zostať v pomerne úzkom rozmedzí teplôt a tlakov. Z tohto dôvodu sa iba niektorým dobre umiestneným planétam - a možno aj hŕstke veľkých mesiacov, uprednostňujú podmienky potrebné na život. V mnohých prípadoch ide o formu nebeskej nehnuteľnosti - umiestnenie, umiestnenie, umiestnenie…
Raný život na Zemi bol veľmi jednoduchý vo forme a správaní. Hoci boli celulárne, postrádali centrálne jadro (prokaryotické) a ďalšie subštruktúry (organely). Chýbajúce jadro takéto bunky sa rozmnožovali asexuálne. Tieto anaeróby existovali predovšetkým tvorbou (anabolizáciou) metánového plynu z vodíka a oxidu uhličitého. Páčilo sa im teplo - a bolo toho veľa, čo sa dalo obísť!
Skutočnosť, že život vyvinutý na Zemi by nemal byť taký prekvapujúci, ako by sa mohlo zdať. Život je teraz považovaný za oveľa robustnejší, ako sa pôvodne predpokladalo. Už teraz hydrotermálne prieduchy hlboko v oceáne vyhodia takmer vriacu vodu. Susedí s takýmito prieduchmi život - vo forme obrovských trubkových červov a mušlí - prekvitá. Hlboko pod povrchom Zeme sa nachádzajú anaeróbne baktérie metabolizujúce minerály. Takéto podmienky sa považovali za nemožné počas väčšiny 20. storočia. Zdá sa, že život pramení v tých najnáročnejších podmienkach.
Keď sa formy života v našom svete rozvíjali, bunky vyvinuli organely - niektoré začlenením menších a špecializovaných buniek do svojich štruktúr. Planéta sa ochladila, jej atmosféra sa vyčistila a slnečné žiarenie hralo na oceánoch. Vznikli primitívne baktérie, ktoré fixovali energiu zo slnečného svetla ako jedlo. Niektoré ostali prokaryotické, zatiaľ čo iné si vytvorili jadro (eukaryotické). Tieto primitívne baktérie zvýšili obsah kyslíka v zemskej atmosfére. To všetko sa prejavilo asi pred 2 miliardami rokov a bolo nevyhnutné na podporu kvality a množstva života, v ktorom v súčasnosti žije „Modrá planéta“.
Atmosféra pôvodne pozostávala z menej ako 1% kyslíka - ale so zvyšujúcou sa úrovňou tvorili životné formy jesť baktérie prispôsobené na syntetizáciu vody z kyslíka a vodíka. Toto uvoľnilo oveľa viac energie, ako je schopný metabolizmus metánu. Kontrolovaná syntéza vody bola pre život obrovským úspechom. Zoberme si experimenty s chemickými laboratóriami na vysokej škole, v ktorých sa kombinuje plynný vodík a kyslík, zahrieva sa a potom vybuchne. Primitívne formy života sa museli naučiť zvládať tento veľmi prchavý materiál oveľa bezpečnejšie - ukladanie fosforu do úlohy pri konverzii ADP na ATP a späť.
Neskôr - približne pred 1 miliardou rokov - sa vytvorili najjednoduchšie multibunkové tvory. Toto sa stalo, keď sa bunky spojili pre spoločné dobro. Ale také stvorenia boli jednoduché kolónie. Každá bunka bola úplne samostatná a starala sa o svoje vlastné potreby. Potrebovali len neustálu expozíciu teplému vývaru skorých oceánov, aby získali výživné látky a odstránili odpad.
Ďalší veľký krok vo vývoji života2
prišiel ako vyvinuté špecializované typy bunkových tkanív. Svaly, nervy, epiderma a chrupavka pokročili vo vývoji mnohých zložitých životných foriem, ktoré teraz obývajú našu planétu - od kvitnúcej rastliny po začínajúceho mladého astronóma! Ale to prvé organizované stvorenie mohlo byť veľmi dobre červom (annelidom), ktorý sa hrabal morským slizom asi pred 700 miliónmi rokov. Chýbajúce oči a centrálny nervový systém mali len schopnosť dotýkať sa a ochutnať. Ale život mal teraz schopnosť rozlišovať a špecializovať sa. Samotná bytosť sa stala oceánom…
S príchodom dobre organizovaných tvorov sa tempo života zrýchlilo:
Do 500 MYA sa vyvinuli prvé stavovce. Pravdepodobne to boli zvieratá podobajúce sa úhorom, ktoré nemajú dohľad, ale sú citlivé na chemické - a možno elektrické - zmeny vo svojom prostredí.
Do 450 MYA sa prvé zvieratá (hmyz) spojili s koreňovými rastlinami na súši.
Asi 400 MYA prvých stavovcov vyliezlo z mora. Mohlo to byť obojživelné ryby, ktoré sa zdržiavali na hmyze a na rastlinách na pobreží.
Do 350 MYA sa objavili prvé plazy podobné „leguánom“. Tieto mali silné, tvrdé čeľuste v jednodielnej lebke. Keď rástli, tieto plazy zosvetľovali lebky pridaním otvorov (za jednoduché očnice). Pred tým, ako Zemi ovládli dinosaury, predchádzali im krokodíly, korytnačky a pterasaury (lietajúce plazy).
Primitívne cicavce siahajú takmer 220 miliónov rokov. Väčšina z týchto tvorov bola malá a podobná hlodavcom. Neskoršie verzie vyvinuli placentu - ale staršie druhy jednoducho vnútorne vyliahli vajcia. Všetky cicavce sú samozrejme teplokrvné, a preto musia jesť nenápadne, aby si udržali telesnú teplotu - najmä v chladných veterných nociach, ktoré sledujú slabé galaxie pozdĺž rieky Eridanus…
Podobne ako cicavce, aj teplokrvné vtáky potrebujú viac potravy ako plazy - ale ako plazy - kladené vajcia. Nie je to zlý nápad pre stvorenie letu! V súčasnosti lietajú nebeské vtáky (napríklad Cygnus labuť a Aquila Eagle z konca leta), pretože skutočné vtáky chytili krídla okolo 150 MYA.
Najstarší primáti existovali dokonca aj v čase vyhynutia dinosaurov. Silné dôkazy podporujú myšlienku, že samotní dinosaury prešli ako skupina po asteroide - alebo kométe -, ktorý zasiahol Yucatánsky polostrov v Spojených štátoch mexických. Po tejto katastrofickej udalosti teploty klesli, keď zostala „nejadrová“ zima. Za týchto podmienok bolo jedlo náhradné, ale teplokrvnosť sa stala vlastnou. Netrvalo to však dlho, kým jeden druh „gigantizmu“ čoskoro nahradil iný - samotné cicavce rástli do mimoriadnych rozmerov a najväčšie sa vyvinuli v lone mora a teraz majú podobu veľkých veľrýb.
Koniec „hrozných jašteríc“ nebol prvým masovým vyhynutím života - predchádzali mu štyri predchádzajúce úmrtia. Niektorí svetoví astronómovia, ktorí sú si vedomí potenciálu ďalších kataklyzmatických vplyvov, v súčasnosti sledujú kusy kúskov úlomkov, ktoré zostali po vytvorení slnečnej sústavy. Najmenšie typy - napríklad meteory - nasadia neškodné nebeské svetelné predstavenia. Väčšie meteory (bolidy) občas šíria „plameň“ a sledujú „dym“ pri zrážke na Zem. Väčšie telá zanechali po kilometroch lesov prebudenie prirodzenej devastácie - bez toho, aby zanechali stopy po svojom vlastnom materiáli „padajúcom na party“. Ale väčší votrelci majú takú skromnosť. Asteroid alebo kométa s priemerom jeden kilometer by znamenala absolútnu pohromu pre populačné centrum. Telá, ktoré sú desaťkrát vyššie, môžu zodpovedať veľkým dielom typu, ktorý hláskoval koniec dinosaurie.
Ľudské bytosti najprv kráčali vzpriamene okolo 6 MYA. Toto sa pravdepodobne vyskytlo, keď sa cesta líšila medzi proto-šimpanzy a skorými hominidmi. Táto divergencia nasledovala po desiatich miliónoch rokov rýchleho vývoja primátov a spájala sa do šesť miliónového cyklu ľudského vývoja. Prvé kamenné nástroje boli vyrobené ľudskou rukou zhruba pred 2 miliónmi rokov. O milión rokov neskôr niektorý podnikavý ľudský druh využil oheň. Technológia získala dynamiku veľmi pomaly - prešli stovky tisíc rokov bez výrazného zlepšenia nástrojov používaných kmeňovými spoločnosťami dávnej minulosti.
Moderní ľudia vznikli pred viac ako 200 000 rokmi. Asi o 125 tisíc rokov neskôr došlo k udalosti, ktorá mohla znížiť celú ľudskú populáciu planéty Zem na menej ako 10 000 jedincov. Táto udalosť nebola v prírode mimozemská - Zem samotná pravdepodobne vypukla „oheň a síru“ počas erupcie plynovej magmatickej komory (podobnej ako pod národným parkom Yellowstone v západnom USA). Uplynulo ďalších 65 000 rokov a doba kamenná ustúpila veku poľnohospodárstva. Pred 5000 rokmi sa prvé mestské štáty zjednotili v úrodných dolinách obklopených oveľa menej pohostinnými podnebiami. Celé civilizácie prišli a odišli. Každý prechádza pochodňou kultúry a pomaly sa vyvíjajúcou technológiou na ďalší. Dnes to bolo len niekoľko krátkych storočí, keď prvé šošovky skla vytvarované ľudskou rukou a obrátili ľudské oko na veci Nočnej oblohy.
Dnešné obrovské zrkadlá a vesmírne sondy nám umožňujú uvažovať nad obrovským dosahom vesmíru. Vidíme, že vesmír Cosmos je dynamický a dosť vzrušujúci životom hojnejším, než si ktokoľvek dokázal predstaviť. Podobne ako svetlo a hmota, život môže byť veľmi dobre základnou vlastnosťou vesmírneho kontinua. Život by mohol byť rovnako univerzálny ako gravitácia - a rovnako osobný ako večer sám s ďalekohľadom pod nočnou oblohou ...
1 V skutočnosti sa vysokofrekvenčný spektrografický odtlačok najmenej jednej aminokyseliny (glycín) našiel v obrovských oblakoch prachu a plynu v medzihviezdnom médiu (ISM). (Pozri Aminokyselina nájdená v hlbokom vesmíre).
2 To, že sa život vyvíja z menej sofistikovaných až po sofistikovanejšie formy, je otázkou nad vedeckými spormi. Presne to, ako tento proces prebieha, je otázkou hlbokého rozdelenia v ľudskej spoločnosti. Astronómovia - na rozdiel od biológov - nemusia mať o tejto otázke žiadnu konkrétnu teóriu. To, či náhodné mutácie a prirodzený výber poháňajú tento proces, alebo či existuje nejaká neviditeľná „ruka“, ktorá takéto veci prináša, je mimo sféry astronomického prieskumu. Astronómovia sa zaujímajú o štruktúry, podmienky a procesy vo vesmíre ako celku. Keď sa život stáva dôležitejším pre túto diskusiu, astronómia - najmä exobiológia - bude mať o tejto veci viac čo povedať. Samotná skutočnosť, že astronómovia môžu prírode dovoliť hovoriť o takých problémoch, ako je náhle a okamžité „stvorenie ex nihilo“ vo forme Veľkého tresku, však ukazuje, ako flexibilné je astronomické myslenie, pokiaľ ide o konečný pôvod.
Poďakovanie: Moje poďakovanie patrí exobiológovi
Andrew Pohorille z NASA, ktorý ma osvietil, čo sa týka veľkého významu hydrofóbneho účinku na vytváranie samoorganizujúcich sa štruktúr. Ďalšie informácie o exobiológii nájdete na oficiálnej webovej stránke agentúry NASA o exobiológii Život v kozmickom priestore a čase, prostredníctvom ktorej som mal to šťastie, že som Andrewa kontaktoval.
O autorovi:
Inšpirovaný začiatkom 19. storočia majstrovským dielom: „Obloha cez tri, štyri a päť palcové ďalekohľady“, Jeff Barbour začal v astronómii a vesmírnej vede vo veku siedmich rokov. V súčasnej dobe Jeff venuje väčšinu času pozorovaniu nebies a udržiavaniu webovej stránky
Astro.Geekjoy.
