Kredit za sliku: Woods Hole Oceanographic
Mnogo je stvari moralo ići kako treba da bi život nastao. Ako se vratite daleko unatrag, sve počinje sa svemirom Velikog praska koji rađa prostor i vrijeme. U tom ranom svemirskom svjetlu odjekivalo je uokolo, usporeno u vibrantnosti, primordijalni elementi su se spojili, a zatim kondenzirali u prvu generaciju masivnih zvijezda uzgajivača. Nakon zagrijavanja na pojam (gravitacijskom kompresijom), prvobitna materija se počela spajati u zvjezdanim jezgrama, a manji oblik svjetlosti krenuo je prema van kako bi zagrijao i osvijetlio mlad i potencijalno sve širi Svemir.
Više vremena i više prostora vidjelo je da su mnoge od tih ranih plavih zvijezda implodirale (nakon što su živjele vrlo kratko). Naknadne eksplozije izbacile su ogromne količine težih - ne-primordijalnih - atoma u svemir. Iz ove bogate kozmičke obdarenosti nastale su nove zvijezde - mnoge s planetarnim pratiocima. Budući da su takva druga i treća generacija sunca manje masivna od svojih prethodnika, oni gore sporije, hladnije i mnogo, puno dulje – nešto bitno za vrstu benigno dosljedne razine energije potrebne za omogućavanje organskog života.
Iako su se zvijezde uzgajivača formirale unutar nekoliko stotina milijuna godina od Velikog praska, život ovdje na Zemlji trebao je svoje vrijeme. Naše Sunce – zvijezda treće generacije skromne mase – nastalo je nekih devet milijardi godina kasnije. Životni oblici razvili su se nešto više od milijardu godina nakon toga. Kako se to dogodilo, molekule su se kombinirale kako bi tvorile organske spojeve koji su se – pod prikladnim uvjetima – spajali zajedno kao aminokiseline, proteini i stanice. Tijekom svega toga jedan sloj složenosti pridodavan je drugom i stvorenja su postajala sve više perceptivna za svijet oko sebe. Na kraju - nakon više milijardi godina - vizija se razvila. A vizija – dodana subjektivnom osjećaju svjesnosti – omogućila je Svemiru da se osvrne na sebe.
Empirijsko istraživanje osnova života pokazuje da mješavina dobro odabranih elemenata (vodik, ugljik, kisik i dušik) izloženih neionizirajućem ultraljubičastom zračenju tvori aminokiseline. Same aminokiseline imaju izvanrednu sposobnost povezivanja u proteine. A proteini imaju prilično 'proteansku' sposobnost davanja oblika i ponašanja stanicama. Sada se smatra posve mogućim da su prve aminokiseline nastale u svemiru1– zaštićen od tvrđih oblika zračenja unutar golemih oblaka koji se sastoje od primordijalnog i zvjezdanog materijala. Iz tog razloga, život može biti sveprisutan fenomen koji jednostavno čeka samo određene povoljne uvjete da se ukorijeni i preraste u široku paletu oblika.
Trenutno egzobiolozi vjeruju da je tekuća voda neophodna za stvaranje i umnožavanje organskog života. Voda je izvanredna tvar. Kao blago otapalo, voda omogućuje drugim molekulama da se disociraju i miješaju. U međuvremenu je vrlo stabilan i proziran za vidljivu svjetlost – nešto korisno ako biotici dobivaju energiju izravno iz sunčeve svjetlosti. Konačno, voda dobro drži temperaturu, odvodi višak topline kroz isparavanje i pluta kada se ohladi da se skrutne u obliku leda.
Prema NASA-inom egzobiologu Andrewu Pohorilleu, “Voda spaja organske molekule i omogućuje organizaciju u strukture koje su u konačnici postale stanice.” Pritom voda djeluje u neusporedivoj matrici koja omogućuje organskim molekulama da formiraju samoorganizirajuće strukture. Andrew navodi jedno svojstvo jedinstveno povezano s vodom koje omogućuje samoorganizaciju i rast: „Hidrofobni učinak je odgovoran za činjenicu da se voda i ulje ne miješaju, sapuni i deterdženti 'hvataju' masnu prljavštinu tijekom pranja u vodi i za veliki broj drugih fenomena. Općenito, hidrofobni učinak odgovoran je za odvajanje nepolarnih (uljnih) molekula ili dijelova molekula od vode, tako da se mogu držati zajedno iako nisu vezani. U biologiji su to upravo interakcije odgovorne za stvaranje membranskih staničnih stijenki i za savijanje proteina u funkcionalne strukture.”
Da bi voda poprimila tekuće stanje, mora ostati u relativno uskom rasponu temperatura i pritisaka. Zbog toga je samo nekoliko dobro pozicioniranih planeta – a možda i nekoliko velikih mjeseca pogodno za uvjete potrebne za život. U mnogim slučajevima sve se svodi na oblik nebeske nekretnine – lokacija, lokacija, lokacija…
Rani život na Zemlji bio je vrlo jednostavan u obliku i ponašanju. Iako su bili stanični, nedostajala im je središnja jezgra (prokariotska) i druge podstrukture (organele). U nedostatku jezgre takve se stanice razmnožavaju aseksualno. Ovi anaerobi opstojali su prvenstveno stvaranjem (anaboliziranjem) plina metana iz vodika i ugljičnog dioksida. Voljeli su vrućinu – a bilo je dosta!
Činjenica da se život razvio na Zemlji ne bi trebala biti toliko iznenađujuća kao što bi se moglo misliti. Život se sada smatra mnogo robusnijim nego što se nekada zamišljalo. Čak i sada hidrotermalni otvori duboko u oceanu izbacuju gotovo kipuću vodu. Uz takve ventilacijske otvore život - u obliku divovskih cjevastih crva i školjki - buja. Duboko ispod površine Zemlje nalaze se anaerobne bakterije koje metaboliziraju minerale. Smatralo se da su takvi uvjeti nemogući tijekom većeg dijela 20. stoljeća. Čini se da život nastaje i u najtežim uvjetima.
Kako su oblici života napredovali u našem svijetu, stanice su razvile organele – neke tako što su u svoje strukture uključile manje, specijaliziranije stanice. Planet se ohladio, njegova atmosfera razbistrila, a sunčeva svjetlost poigrala se oceanima. Nastale su primitivne bakterije koje su fiksirale energiju iz sunčeve svjetlosti kao hranu. Neki su ostali prokariotski dok su drugi razvili jezgru (eukariotski). Ove primitivne bakterije povećale su sadržaj kisika u Zemljinoj atmosferi. Sve se to dogodilo prije otprilike 2 milijarde godina i bilo je bitno za podršku kvaliteti i količini života koji trenutno naseljava 'Plavi planet'.
Izvorno se atmosfera sastojala od manje od 1% kisika – ali kako su se razine povećavale, oblici života koji jedu bakterije prilagodili su se sintetiziranju vode iz kisika i vodika. Time se oslobađa mnogo više energije nego što je metabolizam metana sposoban. Kontrolirana sinteza vode bila je veliko postignuće za život. Zamislite eksperimente u srednjoškolskom kemijskom laboratoriju gdje se plin vodik i kisik kombiniraju, zagrijavaju i eksplodiraju. Primitivni oblici života morali su naučiti rukovati ovim vrlo hlapljivim stvarima na daleko sigurniji način – stavljajući fosfor u zadatak u pretvorbi ADP-a u ATP i natrag.
Kasnije – prije otprilike 1 milijardu godina – nastala su najjednostavnija višestanična stvorenja. To se dogodilo kada su se stanice udružile za opće dobro. Ali takva su stvorenja bila jednostavne kolonije. Svaka je ćelija bila potpuno samostalna i brinula se za svoje potrebe. Sve što su zahtijevali bila je stalna izloženost toploj juhi ranih oceana kako bi dobili hranjive tvari i eliminirali otpad.
Sljedeći veliki korak u evoluciji života2
došao kako su se razvili specijalizirani tipovi staničnog tkiva. Mišići, živci, epiderma i hrskavica unaprijedili su razvoj mnogih složenih oblika života koji sada nastanjuju naš planet – od cvjetnice do mladog astronoma! Ali to prvo organizirano stvorenje moglo je vrlo dobro biti crv (anelid) koji se kopao kroz morsku sluz prije nekih 700 milijuna godina. Bez očiju i središnjeg živčanog sustava posjedovao je samo sposobnost dodira i okusa. Ali sada je život imao sposobnost razlikovanja i specijalizacije. Samo stvorenje postalo je ocean...
S pojavom dobro organiziranih stvorenja tempo života ubrzao se:
Do 500 MYA evoluirali su prvi kralježnjaci. Vjerojatno su to bila stvorenja nalik jegulji bez vida, ali su osjetljiva na kemijske – a možda i električne – promjene u svom okruženju.
Do 450 MYA, prve životinje (kukci) pridružile su se ukorjenjivanju biljaka na kopnu.
Oko 400 MYA prvi su kralježnjaci iskočili iz mora. Ovo je možda bila vodozemna riba koja se hranila kukcima i biljnim svijetom duž obale.
Do 350 MYA - pojavili su se prvi gmazovi nalik iguani. Imali su jake, tvrde čeljusti u lubanji iz jednog dijela. Kako su postajali sve veći, takvi su gmazovi posvjetljavali svoje lubanje dodavanjem otvora (izvan jednostavnih očnih duplji). Prije nego što su dinosauri zavladali zemljom, krokodili, kornjače i pterasauri (leteći gmazovi) su im prethodili.
Primitivni sisavci sežu unatrag gotovo 220MY. Većina tih stvorenja bila su mala i nalik glodavcima. Kasnije su inačice razvile posteljicu - ali ranije vrste su jednostavno izlegle jaja iznutra. Svi su sisavci, naravno, toplokrvni i zbog toga moraju halapljivo jesti kako bi održali tjelesnu temperaturu – posebno u hladnim vjetrovitim noćima prateći slabe galaksije duž rijeke Eridanus...
Poput sisavaca, toplokrvne ptice zahtijevaju više hrane od gmazova – ali poput gmazova – polažu jaja. Nije loša ideja za stvorenje koje leti! Danas nebeske ptice lete (kao što su kasnoljetni Labud Labud i Aquila orao) jer su prave ptice zaletele oko 150 MYA.
Najraniji primati postojali su čak i za vrijeme izumiranja dinosaura Snažni dokazi podupiru ideju da su sami dinosauri prošli kao grupa nakon što je asteroid – ili komet – udario na poluotok Yucatan u Sjedinjenim Državama Meksika. Nakon ovog katastrofalnog događaja temperature su pale kako se spustila 'nenuklearna' zima. U takvim uvjetima hrane je bilo malo, ali je toplokrvnost došla na svoje. Međutim, nije prošlo puno vremena prije nego što je jedna vrsta 'gigantizma' ubrzo zamijenila drugu - sami su sisavci narasli do izvanrednih veličina, a najveći su se razvili u utrobi mora i sada poprimaju oblik velikih kitova.
Kraj 'strašnih guštera' nije bio prvo masovno izumiranje života - prethodila su mu četiri prethodna izumiranja. Danas, svjesni potencijala za druge takve kataklizmičke utjecaje, neki od svjetskih astronoma drže na oku komade krhotina u blizini Zemlje u orbiti koje su preostale od formiranja Sunčevog sustava. Najmanji tipovi – meteori na primjer – prikazuju bezopasne nebeske svjetlosne emisije. Veći meteori (bolidi) povremeno šire 'plamen' i prate 'dim' dok se ruše na Zemlju. Veća tijela ostavila su tragove prirodne devastacije kroz kilometre šuma – a da za sobom nisu ostavila ni traga vlastitog materijala koji se srušio na zabavu. Ali veći uljezi imaju malo takve skromnosti. Asteroid ili komet promjera jednog kilometra predstavljao bi apsolutnu katastrofu za naseljeno središte. Tijela deset puta veće veličine mogu biti odgovorna za masivno odumiranje tipa koji je doveo do kraja dinosaurije.
Ljudska bića su prvi put hodala uspravno oko 6MYA. To se vjerojatno dogodilo jer se put razišao između proto-šimpanza i ranih hominida. To odstupanje uslijedilo je nakon deset milijuna godina brze evolucije primata i uklopljeno u ciklus ljudske evolucije od šest milijuna godina. Prvo kameno oruđe izrađeno je ljudskom rukom prije otprilike 2 milijuna godina. Milijun godina kasnije neki je poduzetni pripadnik ljudske vrste iskoristio vatru. Tehnologija je dobivala zamah vrlo sporo – stotine tisuća godina prošle su bez ikakvog značajnog poboljšanja alata koje su koristila plemenska društva davne prošlosti.
Moderni ljudi nastali su prije više od 200.000 godina. Nekih 125 tisuća godina kasnije dogodio se događaj koji je možda sveo cjelokupnu ljudsku populaciju planeta Zemlje na manje od 10 000 pojedinaca. Taj događaj nije bio izvanzemaljske prirode - sama Zemlja vjerojatno je podrignula 'vatru i sumpor' tijekom erupcije plinom napunjene magmatske komore (slično onoj ispod Nacionalnog parka Yellowstone na zapadu SAD-a). Prošlo je još 65.000 godina i kameno doba je ustupilo mjesto dobu poljoprivrede. Prije 5000 godina prvi gradovi-države spojili su se unutar plodnih dolina okruženih daleko manje gostoljubivim podnebljima. Čitave civilizacije su došle i nestale. Svaki prelazak baklja kulture i tehnologije koja se polako razvija do sljedećeg. Danas je prošlo samo nekoliko kratkih stoljeća otkako je prva ljudska ruka oblikovala staklene leće i okrenula ljudsko oko na stvari Noćnog neba.
Danas nam ogromna zrcala i svemirske sonde omogućuju da promatramo goleme dosege svemira. Vidimo kozmos koji je dinamičan i vrlo vjerojatno uzbudljiv životom obilnijim nego što bi itko mogao zamisliti. Poput svjetlosti i materije, život bi mogao biti temeljna kvaliteta prostorno-vremenskog kontinuuma. Život bi mogao biti univerzalan poput gravitacije – i osobni kao večer sama s teleskopom ispod noćnog neba...
1Zapravo, radio-frekvencijski spektrografski otisak prsta najmanje jedne aminokiseline (glicin) pronađen je u ogromnim oblacima prašine i plina unutar međuzvjezdanog medija (ISM). (Vidjeti Aminokiselina pronađena u dubokom svemiru ).
2Da se život razvija od manje sofisticiranih prema sofisticiranijim oblicima, pitanje je izvan znanstvenog spora. Kako se taj proces odvija, pitanje je duboke podjele u ljudskom društvu. Astronomi – za razliku od biologa – ne moraju imati nikakvu posebnu teoriju o ovom pitanju. Da li slučajna mutacija i prirodna selekcija pokreću proces ili postoji neka nevidljiva 'ruka' koja donosi takve stvari, izvan je područja astronomskih istraživanja. Astronome zanimaju strukture, uvjeti i procesi u svemiru općenito. Kako život postaje sve važniji za tu raspravu, astronomija – posebice egzobiologija – imat će više za reći o tom pitanju. Ali sama činjenica da astronomi mogu dopustiti prirodi da govori o takvim pitanjima kao što je iznenadna i trenutna 'kreacija ex nihilo' u obliku Velikog praska pokazuje koliko je fleksibilno astronomsko razmišljanje u pogledu konačnog porijekla.
Priznanje:Zahvaljujem se egzobiologu
Andrew Pohorille iz NASA-e koji me je prosvijetlio o velikom značaju hidrofobnog učinka na formiranje samoorganizirajućih struktura. Za više informacija o egzobiologiji pogledajte NASA-inu službenu web stranicu Exobiology Life Through Space and Time putem koje sam imao sreću kontaktirati Andrewa.
O autoru:
Inspiriran remek-djelom iz ranih 1900-ih: 'Nebo kroz teleskope od tri, četiri i pet inča', Jeff Barbour počeo je u astronomiji i svemirskoj znanosti u dobi od sedam godina. Trenutno Jeff posvećuje mnogo svog vremena promatranju nebesa i održavanju web stranice
Astro.Geekjoy.