Vaizdo kreditas: „Woods Hole Oceanographic“
Daugybė dalykų turėjo vykti gerai, kad įvyktų gyvenimas. Jei grįžtate atgal, viskas prasideda nuo didžiojo sprogimo visatos, pagimdančios erdvę ir laiką. Toje ankstyvoje visatos šviesoje, kurios sulėtėjęs gyvybingumas, susilieję pirmykščiai elementai sutirštėjo į pirmosios kartos masyvias veislines žvaigždes. Sušilus minčiai (gravitaciniu suspaudimu), pradinė materija pradėjo sulieti žvaigždžių branduoliuose ir mažesnė šviesos forma judėjo į išorę, kad sušildytų ir apšviestų jauną ir potencialiai nuolat besiplečiančią Visatą.
Vis daugiau laiko ir erdvės pamatė daugelį tų ankstyvųjų mėlynųjų žvaigždžių (pragyvenę labai trumpą gyvenimą). Vėliau įvykę sprogimai į kosmosą iškėlė didžiulį kiekį sunkesnių - ne pirmykščių - atomų. Iš šio turtingo kosminio apdovanojimo susiformavo naujos žvaigždės - daugelis su planetos palydovais. Kadangi tokios antros ir trečios kartos saulės yra ne tokios masyvios kaip jų pirmtakai, jos dega lėčiau, vėsiau ir daug ilgiau - tai yra kažkas, kas svarbu gerybingai pastoviam energijos lygiui, reikalingam organiniam gyvenimui.
Nors veislės žvaigždės susiformavo per kelis šimtus milijonų metų nuo Didžiojo sprogimo, gyvenimas čia, Žemėje, atėmė savo laiką. Mūsų Saulė - trečios kartos nedidelės masės žvaigždė - susiformavo po maždaug devynių milijardų metų. Gyvybės formos susiformavo šiek tiek daugiau nei po milijardo metų. Kai tai įvyko, molekulės sujungtos į organinius junginius, kurie tinkamomis sąlygomis susijungė kaip aminorūgštys, baltymai ir ląstelės. Viso to metu vienas sudėtingumo sluoksnis buvo papildytas kitu ir tvariniai vis labiau suvokė juos supantį pasaulį. Galų gale - po daugiau milijardų metų - susiformavo vizija. Vizija, pridėta prie subjektyvaus supratimo jausmo, leido Visatai atsigręžti į save.
Gyvenimo pagrindų empiriniai tyrimai rodo, kad tinkamai parinktų elementų (vandenilio, anglies, deguonies ir azoto), veikiami nejonizuojančios ultravioletinės spinduliuotės, jungtis susidaro aminorūgštys. Pačios aminorūgštys turi nepaprastą sugebėjimą grandines sujungti į baltymus. O baltymai turi gana „proteino“ sugebėjimą suteikti ląstelėms formą ir elgseną. Dabar manoma, kad visiškai pirmosios aminorūgštys atsirado kosmose1 - apsaugotas nuo sunkesnių radiacijos formų didžiuliuose debesyse, sudarytuose iš pirmapradės ir žvaigždės pavidalo medžiagų. Dėl šios priežasties gyvenimas gali būti visur paplitęs reiškinys, paprasčiausiai laukiantis tik tam tikrų palankių sąlygų įsitvirtinti ir išaugti į įvairiausias formas.
Šiuo metu egzobiologai mano, kad skystas vanduo yra būtinas organiniam gyvenimui formuotis ir daugintis. Vanduo yra nepaprasta medžiaga. Vanduo, kaip švelnus tirpiklis, leidžia kitoms molekulėms atsiriboti ir susimaišyti. Tuo tarpu jis yra labai stabilus ir skaidrus matomoje šviesoje - tai naudinga, jei biotikai energiją gauna iš saulės spindulių. Galiausiai vanduo gerai palaiko temperatūrą, garuodamas išleidžia perteklinę šilumą ir, atvėsęs, plūduriuoja, kad sukietėtų kaip ledas.
Pasak NASA eksobiologo Andrew Pohorille'o, „vanduo sujungia organines molekules ir leidžia organizuotis į struktūras, kurios galiausiai tapo ląstelėmis“. Taip veikdamas vanduo veikia neprilygstamą matricą, leidžiančią organinėms molekulėms sudaryti savaiminio organizmo struktūras. Andrew cituoja vieną savybę, išskirtinai susijusią su vandeniu, leidžiančią savarankiškai organizuotis ir augti: „Hidrofobinis poveikis lemia tai, kad vanduo ir aliejus nesimaišo, o muilai ir plovikliai„ surenka “riebius nešvarumus plovimo vandenyje metu ir daugybė kitų reiškinių. Apskritai, hidrofobinis poveikis yra atsakingas už nepolinių (riebių) molekulių ar jų dalių atskyrimą nuo vandens, todėl jos gali prilipti, net nesusiedamos. Biologijoje tai yra būtent sąveika, atsakinga už membraninių ląstelių sienelių susidarymą ir baltymų sulankstymą į funkcines struktūras. “
Kad vanduo įgautų skystą būseną, jis turi būti santykinai siaurame temperatūrų ir slėgio diapazone. Dėl šios priežasties tik kelios gerai išdėstytos planetos ir galbūt saujelė didelių mėnulių yra palankiomis sąlygomis, būtinomis, kad gyvenimas gyventų. Daugeliu atvejų viskas priklauso nuo dangaus nekilnojamojo turto formos - vietos, vietos, vietos…
Ankstyvasis gyvenimas Žemėje buvo labai paprastos formos ir elgesio. Nors jie buvo ląsteliniai, jie neturėjo centrinio branduolio (prokariotinių) ir kitų sub-struktūrų (organelių). Neturint branduolio, tokios ląstelės dauginasi aseksualiai. Šie anaerobai egzistavo pirmiausia sukurdami (anabolizuodami) metano dujas iš vandenilio ir anglies dioksido. Jiems patiko šiluma - ir aplinkui buvo daug!
Tai, kad Žemėje vystėsi gyvybė, neturėtų būti tokia nuostabi, kaip galima pamanyti. Dabar gyvenimas laikomas tvirtesniu nei kada nors įsivaizduojama. Net ir dabar vandenyne esančios hidroterminės angos išstumia beveik verdantį vandenį. Šalia tokių angų klesti gyvenimas - milžiniškų vamzdelių kirminų ir moliuskų pavidalu. Giliai po žemės paviršiumi randamos mineralus metabolizuojančios anaerobinės bakterijos. Manyta, kad tokios sąlygos beveik XX amžiuje buvo neįmanomos. Atrodo, kad gyvenimas prasideda net ir sunkiausiomis sąlygomis.
Mūsų pasaulyje tobulėjant gyvybės formoms, ląstelės išsivystė organelėse - kai kurios į savo struktūras įtraukdamos mažesnes, labiau specializuotas ląsteles. Planeta atvėso, jos atmosfera praskaidrėjo, o vandenynai grojo saulės spinduliais. Primityvios bakterijos, kurios energiją fiksuodavo iš saulės spindulių, kaip maistas. Kai kurie liko prokariotiniai, o kiti sukūrė branduolį (eukariotiniai). Šios primityvios bakterijos padidino deguonies kiekį Žemės atmosferoje. Visa tai paaiškėjo prieš maždaug 2 milijardus metų ir buvo būtina norint palaikyti gyvenimo kokybę ir kiekį, šiuo metu gyvenantį „Mėlynojoje planetoje“.
Iš pradžių atmosferą sudarė mažiau nei 1% deguonies, tačiau, padidėjus lygiui, bakterijos, valgančios gyvybę, buvo pritaikytos sintetinti vandenį iš deguonies ir vandenilio. Tai išskiria daug daugiau energijos nei pajėgi metano apykaita. Kontroliuojamas vandens sintezė buvo didžiulis gyvenimo pasiekimas. Apsvarstykite vidurinės mokyklos chemijos laboratorijos eksperimentus, kai vandenilis ir deguonies dujos yra sujungiamos, kaitinamos ir sprogsta. Primityviosios gyvybės formos turėjo išmokti elgtis su tuo labai nepastoviu dalyku daug saugiau - priversti fosforą paversti ADP ATP ir vėl atgal.
Vėliau - maždaug prieš 1 milijardą metų - susiformavo paprasčiausi daugialąsteliniai padarai. Taip atsitiko, kai ląstelės susibūrė bendram labui. Bet tokie padarai buvo paprastos kolonijos. Kiekviena kamera buvo visiškai savarankiška ir rūpinosi savo poreikiais. Viskas, ko jiems prireikė, buvo nuolatinis šilto ankstyvųjų vandenynų sultinio poveikis, kad būtų galima gauti maistinių medžiagų ir pašalinti atliekas.
Kitas puikus žingsnis gyvenimo evoliucijoje2
atėjo, nes išsivystė specializuoti ląstelių audinių tipai. Raumenys, nervas, epidermis ir kremzlė pagyvino daugelį sudėtingų gyvybės formų, dabar gyvenančių mūsų planetoje, - nuo žydinčio augalo iki jaunojo, jaunojo astronomo! Bet pats pirmasis organizuotas padaras galėjo būti kirminas (annelidas), kuris pražydo prieš maždaug 700 milijonų metų buvusį jūros gleivių. Neturėdamas akių ir centrinės nervų sistemos, jis turėjo tik galimybę liesti ir paragauti. Tačiau dabar gyvenimas sugebėjo diferencijuoti ir specializuotis. Pats padaras tapo vandenynu ...
Atsiradus gerai organizuotoms būtybėms, gyvenimo tempas paspartėjo:
Iki 500 MYA išsivystė pirmieji stuburiniai gyvūnai. Tikriausiai tai buvo ungurių būtybės, kurių nepastebėta, tačiau jautrios cheminiams ir galbūt elektriniams aplinkos pokyčiams.
Iki 450 MYA pirmieji gyvūnai (vabzdžiai) prisijungė prie šaknų augalų sausumoje.
Apie 400 mylių pirmieji stuburiniai gyvūnai pakilo iš jūros. Tai gali būti amfibijos žuvis, gyvuojanti vabzdžiams ir augalams krante.
Iki 350 MYA atsirado pirmieji „į iguaną panašūs“ ropliai. Jie turėjo tvirtus, kietus žandikaulius vientisoje kaukolėje. Didėjant tokiems ropliams, palengvėjo kaukolės, pridedant angas (už paprastų akių lizdų). Kol dinozaurai viešpatavo žemėje, prieš juos krokodilai, vėžliai ir pterasaurai (skraidantys ropliai).
Primityvūs žinduoliai grįžta beveik 220 mln. Dauguma šių būtybių buvo mažos ir panašios į graužikus. Vėlesnės versijos sukūrė placentą, tačiau ankstesnės rūšys kiaušinius tiesiog iškepė iš vidaus. Visi žinduoliai, be abejo, yra šiltakraujiški ir dėl to turi valgyti įvairiai, kad palaikytų kūno temperatūrą - ypač šaltomis vėjuotomis naktimis, sekdami silpnas galaktikas palei Eridanus upę…
Kaip ir žinduoliams, šiltakraujiams paukščiams reikia daugiau maisto nei ropliams, bet, kaip ir ropliams, - kiaušiniams. Nebloga skrydžio būtybės idėja! Šiandien dangaus paukščiai skraido (pvz., Vasaros pabaigoje - Cygnus the Swan ir Aquila the Eagle), nes tikri paukščiai sparnuoti galėjo apie 150 MYA.
Ankstyviausi primatai egzistavo net dinozaurų išnykimo metu. Tvirti įrodymai patvirtina mintį, kad patys dinozaurai praėjo kaip grupė po to, kai asteroidas ar kometa paveikė Jungtinių Valstijų Meksikos Jukatano pusiasalį. Po šios katastrofos temperatūra nukrito, kai nuslinko „nebranduolinė“ žiema. Tokiomis sąlygomis maistas buvo atsargus, tačiau šiltakraujiškumas atsirado savaime. Tačiau neilgai trukus vienas „gigantizmo“ tipas netrukus pakeitė kitą - patys žinduoliai išaugo į nepaprastus dydžius ir buvo didžiausi išsivystę jūros įsčiose ir dabar įgavo didžiųjų banginių pavidalą.
„Baisių driežų“ pabaiga nebuvo pirmasis masinis gyvenimo išnykimas - prieš tai buvo įvykdytos keturios ankstesnės mirties bausmės. Šiandien, žinodami apie kitų tokių kataklizminių padarinių potencialą, kai kurie pasaulio astronomai stebi, ar žemės paviršiuje skrieja aplink Saulės sistemą susiformavusių šiukšlių gabaliukai. Mažiausi tipai - pavyzdžiui, meteoritai - rengia nekenksmingus dangaus šviesos šou. Didesni meteoritai (bolidai) retkarčiais skleidžia „liepsną“ ir seka „dūmus“, kai nukrenta į Žemę. Didesni kūnai paliko natūralų niokojimą po miško mylių - net nepalikdami pėdsakų savo pačių „partijos žlugdančioje“ medžiagoje. Tačiau didesni įsibrovėliai neturi tokio kuklumo. Asteroidas ar kometa, kurio skersmuo yra vienas kilometras, gyventojų centrui užfiksuotų absoliučią katastrofą. Dešimt kartų didesni kūnai gali lemti didelius dinozaurijos pabaigos reiškinius.
Žmonės pirmiausia vaikščiojo vertikaliai maždaug 6MYA. Tikriausiai taip atsitiko, nes kelias skyrėsi tarp prima šimpanzių ir ankstyvųjų hominidų. Šis skirtumas kilo po dešimties milijonų metų spartios primatų evoliucijos ir susiliejo su šešių milijonų metų žmogaus evoliucijos ciklu. Pirmieji akmeniniai įrankiai buvo sukurti žmogaus rankomis maždaug prieš 2 milijonus metų. Gaisrą panaudojo koks nors iniciatyvus žmonių rūšis po milijono metų. Technologija įgavo pagreitį labai lėtai - šimtai tūkstančių metų praėjo be jokio reikšmingo patobulinimo priemonėse, kurias naudojo senos giminės visuomenės.
Šiuolaikiniai žmonės atsirado daugiau nei prieš 200 000 metų. Po maždaug 125 tūkstančių metų įvyko įvykis, dėl kurio visos Žemės planetos žmonių populiacija galėjo sumažėti iki mažiau nei 10 000 asmenų. Šis įvykis nebuvo nežemiškas - tikriausiai pati Žemė pasklido „ugnimi ir siera“, išsiveržus dujomis užpildytai magmos kamerai (panašiai kaip po vakariniame JAV esančiame Jeloustouno nacionaliniame parke). Praėjo dar 65 000 metų, o akmens amžius užleido vietą žemės ūkio amžiui. Prieš 5000 metų pirmosios miesto valstybės susiliejo derlinguose slėniuose, apsuptuose kur kas mažiau svetingo klimato. Ištisos civilizacijos atsirado ir dingo. Kiekvienas pereina prie kito degiklio kultūros ir lėtai tobulėjančios technologijos. Šiandien buvo praėję vos keli šimtmečiai nuo pirmųjų žmogaus rankos formos stiklinių lęšių, nukreipusių žmogaus akis į naktinio dangaus daiktus.
Šiandien didžiuliai veidrodžiai ir kosminiai zondai leidžia mums apmąstyti didelius Visatos siekius. Mes matome dinamišką „Cosmos“ ir, galbūt, jaudinantį gyvenimą, gausų, nei kas nors galėtų įsivaizduoti. Kaip šviesa ir materija, gyvenimas taip pat gali būti pagrindinė erdvės-laiko tęstinumo savybė. Gyvenimas gali būti toks pat universalus kaip gravitacija ir toks pat asmeniškas kaip vakaras vien su teleskopu po naktiniu dangumi ...
1 Tiesą sakant, mažiausiai vienos aminorūgšties (glicino) radijo dažnio spektrografinis pirštų atspaudas buvo rastas dideliuose tarpžvaigždinės terpės dulkių ir dujų debesyse (ISM). (Žr. Aminorūgštį, randamą gilumoje).
2 Tai, kad gyvenimas vystosi nuo mažiau sudėtingesnių iki sudėtingesnių formų, yra ne mokslinis ginčas. Būtent tai, kaip vyksta šis procesas, yra gilaus žmonių visuomenės susiskaldymo problema. Astronomai, skirtingai nei biologai, šiuo klausimu neprivalo turėti jokios konkrečios teorijos. Tai, ar atsitiktinumų mutacija ir natūrali atranka skatina procesą, ar egzistuoja kokia nors neregėta „ranka“ tokiems dalykams atnešti, nėra astronominio tyrimo sritis. Astronomus domina struktūros, sąlygos ir procesai visatoje. Kai gyvenimas taps aktualesnis diskusijai, astronomija - ypač egzobiologija - turės daugiau pasakyti šiuo klausimu. Tačiau faktas, kad astronomai gali leisti gamtai pasisakyti tokiomis temomis, kaip staigus ir momentinis „kūrimas ex nihilo“ Didžiojo sprogimo forma, parodo, koks lankstus astronominis mąstymas galutinis ištakų atžvilgiu.
Pripažinimas: Dėkoju egzobiologui
Andrew Pohorille'as iš NASA, kuris mane nušvietė, kad hidrofobinis poveikis turi didelę reikšmę savarankiškai organizuojančių struktūrų formavimuisi. Norėdami gauti daugiau informacijos apie egzobiologiją, apsilankykite NASA oficialioje svetainėje „Gyvenimas per kosmosą ir laiką“, per kurią man pasisekė susisiekti su Andrew.
Apie autorių:
Įkvėptas 1900 m. Pradžios šedevro: „Skylis per trijų, keturių ir penkių colių teleskopus“, Jeffas Barboras pradėjo astronomijos ir kosmoso mokslų pradžią būdamas septynerių metų. Šiuo metu Jeffas didžiąją laiko dalį skiria dangaus stebėjimui ir svetainės prižiūrėjimui
Astro.Geekjoy.
