Pildikrediit: Woods Hole Oceanographic
Paljud asjad pidid elu lõpuni hästi minema. Kui tagasi minna, algab see kõik Suure Paugu universumist, mis sünnitab ruumi ja aja. Selles varajases universumi valguses, mille elujõud oli aeglustunud, koondunud ürgsed elemendid kondenseerusid massiivsete aretustähtede esimeseks põlvkonnaks. Pärast ettekujutusele soojenemist (gravitatsioonilise kokkusurumise teel) hakkas ürgne aine sulanduma tähetuumadesse ja väiksema kujuga valgus liikus väljapoole, et soojendada ja valgustada noort ja potentsiaalselt pidevalt laieneva Universumit.
Rohkem aega ja ruumi nähti, et paljud neist varajastest sinistest tähtedest implanteerusid (pärast väga lühikest elu). Järgnevad plahvatused viisid kosmosesse tohutul hulgal raskemaid - mitte ürgseid - aatomeid. Sellest rikkalikust kosmilisest sihtkapitalist moodustusid uued tähed - paljud koos planeedi saatjatega. Kuna sellised teise ja kolmanda põlvkonna päikesed on vähem massiivsed kui nende eellastel, põlevad nad aeglasemalt, jahedamalt ja palju-palju kauem - see on midagi olulist healoomuliselt ühtlaste energiatasemete jaoks, mis on vajalikud orgaanilise elu võimaldamiseks.
Ehkki aretustähed moodustusid mõnesaja miljoni aasta jooksul pärast Suurt Pauku, võttis elu siin Maa peal oma aja. Meie Päike - tagasihoidliku massiga kolmanda põlvkonna täht - moodustas umbes üheksa miljardit aastat hiljem. Eluvormid arenesid välja veidi rohkem kui miljard aastat pärast seda. Selle toimumisel ühendati molekulid orgaanilisteks ühenditeks, mis sobivates tingimustes ühendati aminohapete, valkude ja rakkudena. Selle kõige jooksul lisati ühele keerukuse kihile teine ja olendid muutusid ümbritseva maailma jaoks üha tajutavamaks. Lõpuks - pärast miljardite aastate möödumist - arenes visioon. Ja nägemine - millele lisandus subjektiivne teadlikkus - võimaldas universumil vaadata tagasi iseendale.
Elu põhialuste empiirilised uuringud näitavad, et ioniseerimata ultraviolettkiirgusega kokkupuutuvate hästi valitud elementide (vesinik, süsinik, hapnik ja lämmastik) kokkupõrge moodustab aminohappeid. Aminohapetel endil on märkimisväärne võime valkudeks aheldada. Ja valkudel on üsna “proteaanne” võime rakkudele kuju ja käitumist anda. Nüüd peetakse täiesti võimalikuks, et kõige esimesed aminohapped tekkisid kosmoses1 - kaitstud raskemate kiirgusvormide eest suurtes pilvedes, mis koosnevad ürgsest ja tähtmaterjalist. Sel põhjusel võib elu olla üldlevinud nähtus, mis lihtsalt eeldab juurdumiseks ja mitmesugusteks vormideks kasvamiseks vaid teatud soodsate tingimuste loomist.
Praegu usuvad eksobioloogid, et vedel vesi on orgaanilise elu moodustamiseks ja paljunemiseks hädavajalik. Vesi on erakordne aine. Kerge lahustina võimaldab vesi teistel molekulidel dissotsieeruda ja seguneda. Samal ajal on see väga stabiilne ja nähtava valguse suhtes läbipaistev - see on midagi kasulikku, kui biotiigid tahavad energiat saada otse päikesevalgusest. Lõpuks hoiab vesi temperatuuri hästi, aurutab aurustumise kaudu üleliigse kuumuse ja jahutatakse ujudes jahutatuna jääga tahkumiseks.
NASA eksobioloogi Andrew Pohorille'i sõnul "viib vesi orgaanilised molekulid kokku ja võimaldab organiseerumist struktuurideks, millest lõpuks saavad rakud." Seejuures toimib vesi enneolematus maatriksis, võimaldades orgaanilistel molekulidel moodustada iseorganiseeruvaid struktuure. Andrew nimetab ühte omadust, mis on ainulaadselt seotud veega, mis teeb võimalikuks enese organiseerumise ja kasvu: „Hüdrofoobne toime on tingitud asjaolust, et vesi ja õli ei segune, seebid ja pesuained hõivavad vees pesemise ajal õlist mustust ja tohutu hulk muid nähtusi. Üldisemalt vastutab mittepolaarsete (õliste) molekulide või molekulide osade veest eraldamise eest hüdrofoobne toime, nii et need võivad kinni jääda isegi siis, kui nad pole omavahel seotud. Bioloogias on need just vastastikmõjud, mis vastutavad membraansete rakuseinte moodustumise ja valkude funktsionaalseteks struktuurideks voldimise eest. "
Selleks, et vesi võtaks vedela oleku, peab see jääma suhteliselt kitsale temperatuuride ja rõhu vahemikule. Seetõttu eelistavad vaid mõned üksikud hästi paigutatud planeedid - ja võib-olla ka käputäis suuri kuusid - tingimused, mis on vajalikud elu elamiseks. Paljudel juhtudel taandub see kõik taevase kinnisvara vormile - asukoht, asukoht, asukoht…
Varane elu Maal oli vormi ja käitumise poolest väga lihtne. Ehkki rakulised, puudusid neil keskne tuum (prokarüootne) ja muud alamstruktuurid (organellid). Tuuma puudumisel sellised rakud paljunevad aseksuaalselt. Need anaeroobid eksisteerisid peamiselt metaangaasi tekitamise (anaboliseerimise) abil vesinikust ja süsinikdioksiidist. Neile meeldis kuumus - ja seda oli palju ringi käimiseks!
See, et elu Maal arenes, ei tohiks olla nii üllatav, kui arvata võiks. Elu peetakse nüüd palju jõulisemaks, kui kunagi ette kujutati. Isegi nüüd hüdrotermilised õhuavad väljutavad sügaval ookeanis keeva veega. Selliste tuulutusavade kõrval õitseb elu - hiiglaslike torude usside ja karbikute kujul. Maa sügaval pinnal leitakse mineraale metaboliseerivaid anaeroobseid baktereid. Selliseid tingimusi peeti võimatuks kogu 20. sajandi jooksul. Tundub, et elu tärkab ka kõige karmimates tingimustes.
Kui eluvormid meie maailmas arenesid, arenesid rakud organellid - mõned, lisades oma struktuuridesse vähem, spetsialiseerunud rakke. Planeet jahtus, selle atmosfäär oli selge ja ookeanid mängisid päikesevalgust. Tekkisid primitiivsed bakterid, kes fikseerisid energiat päikesevalgusest toiduna. Mõned jäid prokarüootseks, teised arendasid tuuma (eukarüootsed). Need ürgsed bakterid suurendasid Maa atmosfääri hapnikusisaldust. Kõik see sündis umbes kaks miljardit aastat tagasi ja oli hädavajalik, et toetada praegu sinist planeeti elavate elukvaliteedi ja -kvaliteedi hulka.
Algselt koosnes atmosfäär vähem kui 1% hapnikust, kuid taseme tõustes kohanesid bakterid söövad eluvormid vee sünteesimiseks hapnikust ja vesinikust. See eraldab palju rohkem energiat kui metaani metabolism on võimeline. Vee kontrollitud süntees oli elu jaoks suur saavutus. Mõelge keskkooli keemialabori katsetele, kus vesinik ja gaasiline hapnik ühendatakse, kuumutatakse ja plahvatatakse. Primitiivsed eluvormid pidid õppima seda väga lenduvat kraami käsitlema palju ohutumal viisil - pannes fosforit ülesandeks muuta ADP ATP-ks ja jälle tagasi.
Hiljem - umbes miljard aastat tagasi - tekkisid kõige lihtsamad mitmerakulised olendid. See toimus siis, kui rakud ühiseks hüvanguks kokku tulid. Kuid sellised olendid olid lihtsad kolooniad. Iga rakk oli täielikult iseseisev ja hoolitses oma vajaduste eest ise. Kõik, mida nad vajasid, oli pidev kokkupuude varajaste ookeanide sooja puljongiga, et saada toitaineid ja kõrvaldada jäätmeid.
Järgmine suur samm elu arengus2
tulid siis, kui arenesid spetsialiseerunud rakukoe tüübid. Lihased, närvid, epidermis ja kõhred edendasid paljude meie planeedil elavate keerukate eluvormide arengut - õistaimest kuni lootustandva noore astronoomini! Kuid see kõige esimene organiseeritud olend võis väga hästi olla uss (anneliid), mis tungis umbes 700 miljoni aasta tagusesse mereala. Puudunud silmad ja kesknärvisüsteem, tal oli ainult võime puudutada ja maitsta. Kuid nüüd oli elul võime diferentseeruda ja spetsialiseeruda. Olend sai ise ookeaniks…
Hästi organiseeritud olendite tulekuga kiirenes elutempo:
500 MYA järgi arenesid esimesed selgroogsed. Tõenäoliselt olid need angerjataolised olendid, kel puudus nägemine, kuid kes olid tundlikud oma keskkonna keemiliste ja võib-olla ka elektriliste muutuste suhtes.
450 MYA järgi liitusid esimesed loomad (putukad) maismaal juurdunud taimedega.
Umbes 400 MYA esimesed selgroogsed ronisid merest välja. See võis olla putukate ja kalda ääres elavate kahepaikne kala.
350 MYA järgi - tekkisid esimesed iguaanilaadsed roomajad. Neil olid tugevad, kõvad lõuad ühes tükis koljus. Suuremaks kasvades kergendasid sellised roomajad oma kolju avade lisamisega (kaugemale lihtsatest silmakontaktidest). Enne kui dinosaurused valitsesid maad, eelnesid neile krokodillid, kilpkonnad ja pterasaurused (lendavad roomajad).
Primitiivsed imetajad lähevad tagasi peaaegu 220 miljonit aastat. Enamik neist olenditest olid väikesed ja näriliste moodi. Hilisemad versioonid arendasid platsenta välja, kuid varasemad liigid koorusid munad lihtsalt sisemiselt. Muidugi on kõik imetajad soojaverelised ja seetõttu peavad nad kehatemperatuuri säilitamiseks sööma eriskummaliselt - eriti külmadel tuulistel öödel, jälgides Eridanuse jõe ääres olevaid nõrku galaktikaid…
Nagu imetajad, vajavad soojaverelised linnud rohkem toitu kui roomajad - aga nagu roomajad - munevad mune. Pole halb mõte lennuka olendi jaoks! Tänapäeval lendavad taevalinnud (näiteks suve lõpus Cygnus Swan ja Kotka Aquila), sest tõelised linnud tiibasid umbes 150 MYA.
Varasemad primaadid olid olemas isegi dinosauruste väljasuremise ajal. Tugevad tõendid kinnitavad arvamust, et dinosaurused möödusid ise rühmana pärast seda, kui asteroid või komeet mõjutas Mehhiko Ühendriikide Yucatani poolsaart. Pärast seda katastroofilist sündmust langes temperatuur, kui laskus “tuumavaba” talv. Sellistes tingimustes oli toitu küll vaba, kuid soojavereline jõud tuli omaette. See polnud kaua aega, enne kui üks „hiiglaslikkuse” tüüp varsti teise asemele asendas - imetajad ise kasvasid erakorraliste suurustena ja arenesid kõige rohkem mereüsas ning võtsid nüüd suurte vaalade kuju.
“Kohutavate sisalike” lõpp polnud elu esimene massiline väljasuremine - sellele oli eelnenud neli varasemat surma. Tänapäeval on mõned maailma astronoomid, olles teadlikud selliste taoliste kataklüsmiliste mõjude võimalusest, silma peal Maa lähedal tiirlevatel Päikesesüsteemi moodustumisest järele jäänud prahi tükkidel. Kõige väiksemad tüübid - näiteks meteoorid - panevad üles kahjutuid taevavalgusetendusi. Suuremad meteoorid (boliidid) levitavad Maale sattudes aeg-ajalt leeki ja jälgivad suitsu. Suuremad surnukehad on jätnud loodusliku laastamise jäljed kaugele metsadesse - jätmata isegi jälgegi omaenda partei krahhide materjalist. Kuid suurematel sissetungijatel on sellist tagasihoidlikkust vähe. Kilomeetri läbimõõduga asteroid või komeet paneks rahvaarvu keskuse absoluutse hädaohu. Kehad, mis on kümme korda suuremad, võivad põhjustada dinosauria lõppu lõpetanud massilisi surmajuhtumeid.
Inimene kõndis kõigepealt umbes 6MYA püsti. See juhtus tõenäoliselt siis, kui tee läks primo-šimpanside ja varajaste hominiidide vahel lahku. See lahknemine järgnes primaatide kiire evolutsiooni kümne miljoni aasta pikkusele perioodile ja sulandus inimese evolutsiooni kuue miljoni aasta tsüklisse. Esimesed kivitööriistad olid inimese käe järgi meisterdatud umbes kaks miljonit aastat tagasi. Tuld vallutas mõni ettevõtlik inimliik miljon aastat hiljem. Tehnoloogia sai hoogu väga aeglaselt - sajad tuhanded aastad on möödunud ilma tööriistade olulise parandamiseta, mida ammused hõimkondlikud ühiskonnad kasutasid.
Kaasaegsed inimesed pärinesid rohkem kui 200 000 aastat tagasi. Umbes 125 tuhat aastat hiljem leidis aset sündmus, mis võis vähendada kogu planeedi Maa elanike arvu vähem kui 10 000 inimeseni. See sündmus ei olnud oma olemuselt maapealne - maakera ise põles gaaslaenguga magmakambri puhkemise ajal (mis sarnaneb USA lääneosas asuva Yellowstone'i rahvuspargi all asuva purskega) tule ja väävliga. Möödus veel 65 000 aastat ja kiviaeg andis tee põllumajanduse ajastule. 5000 aastat tagasi olid esimesed linnriigid koondunud viljakatesse orgudesse, mida ümbritsevad palju vähem külalislahked kliimad. Terveid tsivilisatsioone on tulnud ja läinud. Iga kultuurisõidu ja aeglaselt areneva tehnoloogia edastamine järgmisele. Täna on möödas vaid mõned lühikesed sajandid esimestest inimese käekujulistest klaasist läätsedest, mis pöörasid inimese silma Öise taeva asjadele.
Tänapäeval võimaldavad tohutud peeglid ja kosmosesondid mõelda universumi ulatuslikele ulatustele. Me näeme kosmose dünaamilist ja üsna tõenäoliselt põnevat eluga, mis on rikkalikum, kui keegi võiks arvata. Nagu valgus ja mateeria, võib ka elu olla ruumi-aja jätkuvuse põhikvaliteet. Elu võiks olla sama universaalne kui gravitatsioon - ja sama isiklik kui ainuüksi õhtu teleskoobiga öötaeva all ...
1 Tegelikult on tähtedevahelises keskkonnas (ISM) asuvates suurtes tolmu- ja gaasipilvedes leitud vähemalt ühe aminohappe (glütsiini) raadiosageduse spektrograafiline sõrmejälg. (Vt sügavas kosmoses leiduvat aminohapet).
2 See, et elu areneb vähem keerukatest vormidest keerukamateni, on teadusliku vaidluse küsimus. Täpselt see, kuidas see protsess toimub, on inimühiskonnas sügava lõhestatuse küsimus. Astronoomid - erinevalt bioloogidest - ei pea selles küsimuses omama mingit konkreetset teooriat. See, kas juhuslik mutatsioon ja looduslik valik juhib protsessi või on olemas mõni nähtamatu „käsi”, et selliseid asju tuua, on väljaspool astronoomilise uurimise valdkonda. Astronoome huvitavad struktuurid, tingimused ja protsessid laiemalt universumis. Kui elu muutub sellele arutelule silmatorkavamaks, on astronoomial - eriti eksobioloogial - selle kohta rohkem öelda. Kuid juba tõsiasi, et astronoomid võivad lubada loodusel rääkida sellistes küsimustes nagu järsk ja hetkeline “loomine ex nihilo” Suure Paugu kujul, näitab, kui paindlik on astronoomiline mõtlemine ülima päritolu suhtes.
Kinnitus: Tänan eksobioloogi
Andrew Pohorille NASA-st, kes valgustas mind hüdrofoobse mõju suurt tähtsust iseorganiseeruvate struktuuride moodustamisel. Eksobioloogia kohta lisateabe saamiseks lugege NASA ametlikku veebisaiti Exobiology Life Through Space and Time, mille kaudu mul oli õnn Andreasega ühendust võtta.
Autori kohta:
Inspireerituna 1900. aasta alguse meistriteosest: “Taevas läbi kolme, nelja ja viie tolli teleskoobi”, sai Jeff Barbour astronoomia ja kosmoseteaduse alguse seitsmeaastaselt. Praegu pühendab Jeff suure osa ajast taeva vaatlemisele ja veebisaidi pidamisele
Astro.Geekjoy.
