Pajewski, Gdzie powstało życie

Mieczysław Pajewski, "Gdzie powstało życie?"
tagi: powstanie życia, Oparin, pierwotna atmosfera, chiralność, wyloty hydrotermalne

W latach 20-tych naszego stulecia Aleksander Oparin sformułował hipotezę, że życie na Ziemi powstało w ciepłych i płytkich wodach przybrzeżnych. Jego zdaniem potrzebne do życia związki organiczne mogłyby utworzyć się w atmosferze beztlenowej. Hipotezę tę rozwijał szereg innych uczonych i ostatnio znana ona była pod nazwą hipotezy "pierwotnej zupy" lub "pierwotnego bulionu". W latach 1950-tych wydawało się nawet, że zdobyła ona eksperymentalne potwierdzenie. [1] Hipoteza ta borykała się z wieloma problemami, z których wiele zostało podniesionych na odbytej 2 lata temu 12 Konferencji na temat Powstania Życia połączonej z 9-tym spotkaniem Międzynarodowego Towarzystwa do spraw Badania Pochodzenia Życia (ISSOL) (lipiec 1999, Uniwersytet Kalifornijski w San Diego). [2]

Już pierwszy referat [3] wykazał, że najbardziej prawdopodobna atmosfera pierwotnej Ziemi (CO2+N2+H2O) nie umożliwiłaby syntezy cząsteczek biotycznych. Tak istotnego w tym procesie gazu redukującego (bogatego w wodór i pozbawionego tlenu) nie mogły także dostarczyć wyziewy dawnych wulkanów. [4] Wyziewy te składają się dzisiaj z H2O, CO2 i SO2, co znaczy, że jest w nich całkiem sporo tlenu, co uniemożliwia spontaniczną syntezę życia — chyba że wyziewy dawniejszych wulkanów różniły się od dzisiejszych. Ale zdaniem Johna Delano można wykazać, że aż do 4 miliardów lat wstecz wyziewy wulkaniczne były identyczne z dzisiejszymi. [5] Ivan Draganovic z byłej Jugosławii badał poziom radiacji w skorupie i oceanach dawnej Ziemi. Uczeni długo ignorowali wpływ tego promieniowania, chociaż wzmaga on produkcję pewnych "gatunków" tlenu przez powodowanie rozpadu cząsteczek wody. Okazuje się jednak, że promieniowanie jonizujące kontaktujące się z wodą dostarcza w standardowych reakcjach tlenu molekularnego, nadtlenku wodoru (wody utlenionej) i innych rodzajów wysokoenergetycznego tlenu. Ponieważ mamy niezbite ślady rozpadu promieniotwórczego w dawnych epokach, któremu nie zapobiegały żadne czynniki środowiskowe, możemy wnioskować, że wczesna Ziemia produkowała nad swą powierzchnią całkiem sporo tlenu i że wczesna atmosfera była bez wątpienia oksydująca. [6]

Może więc ratunku należy upatrywać w Kosmosie, w meteorytach i kometach? [7] Ale i te, jak się okazuje, nie mogły dostarczyć wszystkich potrzebnych cząsteczek związków prebiotycznych, np. cukrów. [8] Pozostał też problem skrętności tych cząsteczek (życie wymaga określonej skrętności związków prebiotycznych — aminokwasy są lewoskrętne, cukry zaś prawoskrętne — mieszanina lewo- i prawoskrętnych odmian tego samego związku chemicznego jest zabójcza dla życia). John Cronin i Sandra Pizzarello z Arizona State University donieśli o wykryciu niewielkiej nadwyżki pewnych skrętnych aminokwasów. [9] Wyjaśniając tę nadwyżkę sugerowali oni, abyśmy przyjrzeli się kołowo spolaryzowanemu światłu ultrafioletowemu, występującego w układzie protogwiezdnym, które mogłoby preferencyjnie niszczyć tylko pewne aminokwasy. Ale Jeremy Bailey sformułował kryteria, jakie muszą być spełnione, aby można było uznać scenariusz odwołujący się do spolaryzowanego ultrafioletu. Musi istnieć we właściwej odległości mgławica, generująca i odbijająca kołowo spolaryzowane światło, a w pobliżu nie mogą się znajdować żadne inne źródła światła ultrafioletowego, gdyż niszczyłoby ono wszystkie bez wyjątku obecne organiczne i prebiotyczne cząsteczki. [10] Jak dotąd obserwacje astronomiczne tego typu mgławic ujawniły tylko 17-procentową nadwyżkę kołowo spolaryzowanego światła w podczerwieni, co nie wystarcza do wyjaśnienia 10-procentowej nadwyżki skrętności. I chociaż wyliczenia modelowe sugerują, że takie promieniowanie może istnieć także w rejonie nadfioletu, to jeszcze zjawiska takiego nie zaobserwowano. Ponadto zwiększenie intensywności kołowo spolaryzowanego światła wywierałoby niszczący wpływ na związki organiczne. I w końcu: tylko światło monochromatyczne może selektywnie niszczyć związki organiczne, te niewłaściwie skrętne. [11] Mgławice, o których mowa, nie są w stanie dostarczyć takiego światła.

Robert Shapiro z kolei wykazał, badając meteoryt Murchinsona, że reakcje uboczne skutecznie zapobiegłyby, by jakiekolwiek prebiotyczne cząsteczki z meteorytu spontanicznie ukształtowały cząsteczki, na których oparte jest życie. [12] Żadnych nadziei nie można wiązać ani z meteorytami pochodzącymi z Marsa, [13] ani z samym Marsem. Wprawdzie we wczesnej swojej historii Mars był ciepłą i wilgotną planetą, ale ok. 3,8 miliarda lat temu przekształcił się w chłodną i suchą. To wyschnięcie planety nastąpiło wkrótce po okresie ciężkiego bombardowania meteorytowego, które wystarczało do jej "wysterylizowania". [14] Nie ma też podstaw, by życie mogło się kształtować gdziekolwiek w naszym Układzie Słonecznym w czasach jego młodości. W najbliższych nam układach protogwiezdnych astronomowie znaleźli cyjanek wodoru (HCN) i pewne poliaromatyczne węglowodory (tzw. PAHs). [15] Ale trudno uznać, że to wystarczy. Na przykład HCN sam nie wytworzy cząsteczek organicznych, które mogą zmienić się w cząsteczki użyteczne biologicznie. A w obecności wody szybko przemienia się on w kwas mrówkowy. [16] PAHs natomiast są chemicznie stabilne.

W tej patowej sytuacji zbawieniem dla ewolucjonistów może okazać się kierunek poszukiwań wskazany przez Birgera Rasmussena. [17] Znalazł on szczątki organizmów (bakterii zwanych archeatami), które 3 miliardy 235 milionów lat temu żyły w oceanach na głębokości jednego kilometra w pobliżu tzw. wylotów hydrotermalnych. Są to ujścia źródeł podmorskich, przez które ze szczelin skorupy ziemskiej wypływają gorące wody bardzo bogate w związki wypłukane ze skał płaszcza Ziemi. Skoro nie zupa organiczna, nie meteory i komety, to może życie powstało w tzw. skrajnych warunkach? Może pierwsze organizmy żywe były ekstremofilami?

Każde rozwiązanie naturalistyczne jest dobre i do przyjęcia, byleby nie odwoływać się do czynnika nadprzyrodzonego.

Co naprawdę jest ważne dla ewolucjonistów to odrzucenie myśli, że w procesie powstawania i różnicowania się organizmów żywych mogła mieć miejsce jakaś nadnaturalna interwencja. Trwałym jądrem teorii ewolucji, twierdzeniem, któremu nigdy się nie zaprzeczy, jest wyłącznie zasada naturalizmu.

Mieczysław Pajewski

Przypisy

[1] Stanley L. Miller, "A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions", Science 1953, vol. 117, s. 528-529; tenże, "Production of Some Organic Compounds Under Possible Primitive Earth Conditions", Journal of the American Chemical Society 1955, vol. 77, s. 2351-2361.

[2] Dane na temat tej konferencji pochodzą z artykułu Fazale R. Rana & Hugh Ross, "Life From the Heavens? Not This Way...", Facts for Faith 2000, vol. 1, No. 1, s. 11-15.

[3] Francois Raulin, Atmospheric Prebiotic Synthesis, 12th International Conference on the Origin of Life and the 9th International Society of the Origin of Life meeting, San Diego, CA 1999 [dalej cytowane jako ISSOL'99].

[4] John W. Delano, "Cr Oxygen Barometry: Oxidation State of Mantle-Derived Volatiles Through Time", ISSOL '99.

[5] Delano, "Cr Oxygen Barometry..."

[6] Ivan G. Draganic, "Oxygen and Oxidizing Free-Radicals in the Hydrosphere of Early Earth", ISSOL '99.

[7] Por. Christopher F. Chyba et al., "Cometary Delivery of Organic Molecules to the Early Earth", Science 1990, vol. 249, s. 366-373; Emma L. O. Bakes, The Astrochemical Evolution of the Interstellar Medium, Twin Press Astronomy Publishers 1997; Paul. J. Thomas, Christopher F. Chyba and Christopher P. McKay (eds.), Comets and the Origin and Evolution of Life, Springer 1997; John Cronin, "Pasteur, Light and Life", Physics World 1998, vol. 11, No. 10, s. 23-24 (za: Max P. Bernstein, Scott A. Sandford i Louis J. Allamandola, "Pozaziemskie cząsteczki życia", Świat Nauki 1999, nr 9 (97), s. 58 [50-58]).

[8] George Cooper et al., "Polyhydroxylated Compounds in Carbonaceous Meteorites", ISSOL '99.

[9] John Cronin et al., "Meteorite Amino Acids and the Origin of Homochirality", ISSOL '99.

[10] Jeremy Bailey, "Astronomical Sources of Circularized Polarizationand the Origin of Homochirality", ISSOL '99.

[11] Stephen Mason, "Extraterrestrial Handedness", Nature 1997, vol. 389, s. 804.

[12] Robert Shapiro, "The Homopolymer Problem in the Origin of Life", ISSOL '99.

[13] David P. Glavin et al., "Amino Acids in Martian meteorite Nakhla", ISSOL '99; Daniel P. Glavin et al., "Amino Acids in the Martian Meteorite Nakhla", Proceedings of the National Academy of Sciences USA 1999, vol. 96, s. 885-88338.

[14] Michael H. Carr, "The Habitability of Early Mars", ISSOL '99.

[15] David W. Koerner, "The Evolution of Early Solar System Analogs", ISSOL '99.

[16] Charles B. Thaxton, Walter Bradley, Roger Olsen, The Mystery of Life's Origin. Reassessing Current Theories, Philosophical Library, New York 1984, s. 48-50.

[17] Birger Rasmussen, "Filamentous microfossils in a 3,235-million-year-old volcanogenic massive sulphide deposit", Nature 8 June 2000, vol. 405, No. 6787, s. 676-679.

Źródło: Na Początku... listopad-grudzień 2001, nr 11-12A (148-149), s. 354-359.

Nie ma plików w tym folderze