Czy życie nadeszło z kosmosu?

Życie w meteorycie
Nikt nie wie, skąd wzięło się życie na Ziemi. Najnowsze badania coraz bardziej uprawdopodobniają hipotezę, że cegiełki do jego powstania przybyły do nas z kosmosu.
Tak, mniej więcej, wyglądał Układ Słoneczny niedługo po powstaniu.
NASA

Tak, mniej więcej, wyglądał Układ Słoneczny niedługo po powstaniu.

Fragment meteorytu Murchison (Australia), w którym znaleziono kilkanaście tys. organicznych związków chemicznych
NASA

Fragment meteorytu Murchison (Australia), w którym znaleziono kilkanaście tys. organicznych związków chemicznych

Jeśli nikt mnie o to nie pyta, wiem. Jeśli pytającemu usiłuję wytłumaczyć, nie wiem”. Pytanie, skwitowane w ten przewrotny sposób przez św. Augustyna, dotyczyło natury czasu, ale równie dobrze mogłoby dotyczyć natury życia. Internetowa encyklopedia PWN pisze o niej, używając ponad 1500 słów, by w finale stwierdzić: „Pojęcie życia, zagadnienie jego powstania i rozwoju nie daje się łatwo ująć w ramy prostych definicji i wydaje się, iż dyskusje na ten temat będą stałym składnikiem myśli ludzkiej”.

Pilna potrzeba określenia, czym jest życie, pojawiła się, gdy NASA zaczęła rozwijać badania astrobiologiczne. Sformułowana wtedy robocza definicja głosi, że jest ono samopodtrzymującym się systemem chemicznym, zdolnym do ewolucji darwinowskiej. Na pozór niewiele to mówi, ale podtekst ostatnich dwóch słów jest jednoznaczny. Tak przynajmniej wynika z artykułu poświęconego zespołom makromolekularnym, który ukazał się w zeszłym roku w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS): jego autorzy stwierdzają, że aby system chemiczny mógł ewoluować, musi być zdolny do gromadzenia i powielania informacji.

Jeśli mają rację, życie nie było możliwe, dopóki na Ziemi nie pojawiły się kwasy nukleinowe, wśród których pierwszoplanową rolę najprawdopodobniej odegrał RNA. Ta prostsza od DNA makromolekuła mogła nie tylko się powielać, lecz także – podobnie jak enzymy białkowe – katalizować reakcje chemiczne. Hipotetyczny na razie świat RNA to najdawniejszy etap historii życia, do którego docierają biolodzy (autorzy artykułu z PNAS otwarcie przyznali, że nie wiedzą, co go poprzedzało). Dalej w przeszłość sięgają tylko chemicy i... astronomowie.

Para wodna+ metan + wodór

Zbliża się 60 rocznica eksperymentu Millera i Ureya, w którym odpowiadająca ówczesnym wyobrażeniom o pierwotnej atmosferze Ziemi mieszanina pary wodnej, wodoru, metanu i amoniaku była przez kilka dni poddawana działaniu wyładowań elektrycznych. Okazało się, że to wszystko, czego trzeba, by z prostych cząsteczek powstały cukry i aminokwasy. Badania zapoczątkowane przez Millera i Ureya są kontynuowane do dziś, z uwzględnieniem aktualnych danych o składzie i stanie pierwotnej atmosfery, a lista otrzymanych w ten sposób skomplikowanych związków chemicznych wydłużyła się o kolejne aminokwasy (m.in. niewytwarzaną przez nasze organizmy, lecz dla nich niezbędną metioninę) oraz puryny i pirymidyny (do których należą słynne składniki RNA i DNA – adenina, guanina, tymina, cytozyna i uracyl). Konkluzja jest oczywista: prebiotyczne molekuły, niezbędne do funkcjonowania życia, mogły powstać na naszej planecie samorzutnie.

Czy rzeczywiście powstały, tego nie wiemy. Wiemy natomiast z całą pewnością, że przybywały (i nadal przybywają) wprost z kosmosu, który okazał się zdumiewająco wydajnym kombinatem chemicznym, zdolnym do przetwarzania materii nieorganicznej na organiczną. Przestrzeń międzygwiazdowa spełnia wszelkie laboratoryjne standardy próżni, ale nie jest całkowicie pusta: na 1 cm sześc. przypada w niej średnio 1 atom. W porównaniu z atmosferą naszej planety, w której na taką samą objętość przypada sto milionów bilionów (1020) atomów, to doprawdy niewiele. W przeciwieństwie do gazów atmosferycznych materia międzygwiazdowa jest jednak rozmieszczona bardzo nierównomiernie, o czym można się przekonać, patrząc na Drogę Mleczną. Ziejące w niej dziury i szczeliny to stosunkowo gęste (choć z naszego punktu widzenia nadal nieróżniące się od próżni) obłoki gazu i pyłu, które pochłaniają światło leżących za nimi gwiazd. W ciągu ostatniego półwiecza w najgęstszych z nich radioastronomowie odkryli ponad 140 związków chemicznych, m.in. aldehyd glikolowy (najprostszy cukier) oraz glicynę (najprostszy z aminokwasów).

Tożsamość kosmicznego związku chemicznego ustala się na podstawie radiowego widma jego cząsteczek, czyli zbioru częstotliwości emitowanych przez nie fal radiowych, który można sobie wyobrazić jako kod kreskowy. Ponieważ kosmiczne kody często nakładają się na siebie lub są bardzo zawiłe, na razie udało się odczytać tylko niektóre z nich. Wystarcza to jednak, by mieć pewność, że inwentarz międzygwiazdowych związków organicznych jest bardzo bogaty i że najprawdopodobniej obejmuje cząsteczki co najmniej równie skomplikowane jak te wytworzone w eksperymencie Millera i Ureya. Wiadomo także, jak działa kosmiczne laboratorium: swe zdumiewające zdolności zawdzięcza katalizującemu działaniu mikrometrowych ziarenek międzygwiazdowego pyłu. Atom, który zderzy się z ziarnkiem pyłu, nie odbija się od niego od razu, lecz zaczyna po nim wędrować, a gdy podczas takiej wędrówki spotka inny atom, łączy się z nim w cząsteczkę. Wielu specjalistów uważa, że dojście tą drogą do bardzo skomplikowanych związków jest tylko kwestią czasu, którego między gwiazdami nie brakuje.

Materia chondrytu

Pyłowe drobiny są rozsiewane w kosmosie przez starzejące się gwiazdy. Za 5 mld lat zacznie je wyrzucać także Słońce, które rozedmie się wtedy do tego stopnia, że orbita Ziemi znajdzie się w jego wnętrzu. Ostygnie jednocześnie z obecnych prawie 6 tys. K do około 3 tys. K i zacznie „kopcić” niczym świeca ze źle przyciętym knotem (w jego atmosferze dojdzie do resublimacji pierwiastków i prostych związków chemicznych, obecnych dotąd tylko w postaci gazowej). Pod działaniem ciśnienia promieniowania gwiazdowa „sadza” rozproszy się, pociągając za sobą resztę gazu. Ze Słońca pozostanie martwy rdzeń o rozmiarach Ziemi, otoczony rozbiegającym się obłokiem pełnym nowo wytworzonych pyłów.

Nasz układ planetarny powstał 4,5 mld lat temu z obłoku, który zapadł się pod wpływem własnej grawitacji i przekształcił w młodą gwiazdę otoczoną cienkim dyskiem protoplanetarnym. Wewnętrzna część dysku miała zbyt wysoką temperaturę, by przetrwały w niej związki organiczne, za to jego peryferia były dla dużych cząsteczek przechowalnią wręcz idealną. Resztki dyskowej materii, pozostałe po uformowaniu się planet, obserwujemy jako komety i planetoidy. Jednak w swej pierwotnej postaci zachowała się ona tylko w kometach i rozsiewanych przez nie rojach meteorytowych.

Materię organiczną znaleziono po raz pierwszy w meteorycie należącym do klasy rzadko spotykanych chondrytów węglistych, który spadł w 1969 r. w miejscowości Murchison w Australii. Najnowsze analizy pozwoliły ocenić liczbę występujących w nim związków organicznych na co najmniej kilkanaście tysięcy. Wśród nich zidentyfikowano kilkadziesiąt różnych aminokwasów oraz puryny, pirymidyny, węglowodory aromatyczne, kwasy karboksylowe i wiele innych. Takiego bogactwa nie oczekiwał żaden astrochemik ani żaden astrobiolog. Daniel Glavin, znany badacz meteorytów z NASA Goddard Space Flight Center, przyznał w wywiadzie dla „Scientific American”, że poczuł się wręcz wystraszony, i dodał: „Czeka nas mnóstwo pracy, zanim będziemy mogli choćby udawać, że się orientujemy w tym wszystkim”. Łatwo go zrozumieć, jeśli się uwierzy w górne oszacowania liczby związków organicznych zawartych w chondrytach węglistych, która zdaniem specjalistów może iść w miliony.

Czytaj także

Co nowego w nauce?

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną