Az élet eredetének kérdése azóta foglalkoztatja az embereket, amióta először elgondolkodtak a Földön és az Univerzumban elfoglalt helyünkről. A téma gyakran vált ki érzelmeket – először is azért, mert bennünket érint, másodszor pedig azért, mert a biokémikusok még nem rendelkeznek átfogó beszámolóval arról, hogy milyen konkrét lépések vezettek az élethez a bolygónkon.
Egy nem tudományos elképzelés Sok embert úgy neveltek, hogy megkérdőjelezhetetlenül elfogadjanak bizonyos elveket, amelyek közül az egyik az, hogy az élet egy Isten vagy istenek segítségével jött létre. Az a teológiai vagy filozófiai elképzelés, hogy az élet egy ilyen természetfeletti folyamat eredményeként jött létre, hiedelem. Igaz, lehet, hogy ez egy tökéletesen jó hit, de mégis csak az marad – egy hit -, mivel nincs olyan egyértelmű információ, amelyet egy tudományos laboratórium vagy egy bíróság elfogadhatna, és amely megerősítené, hogy az életet egy természetfeletti lény vagy lények hozták létre. A tudósok semmiféle egyértelmű adattal nem rendelkeznek, amely alátámasztaná azt az elképzelést, hogy valaki vagy valami már régen letétbe helyezte a Föld bolygón az életet. Továbbá, nincs ismert módunk arra, hogy kísérletileg teszteljük azt az elképzelést, hogy isteni beavatkozás hozta létre az életet.
A tudomány agnosztikus, amikor Istenről van szó – nem ateista, ahogy egyesek szeretik ezt a terhelt szót tévesen olvasni – csak agnosztikus. A személyes érzésektől vagy kulturális meggyőződésektől eltekintve a legtöbb hivatásos tudós egyszerűen nem tudja, hogy mit kezdjen egy Istennel vagy istenekkel. Egyszerűen nincsenek olyan csontbiztos adataink, amelyekre ítéletet tudnánk alapozni.
A modern tudományon kívül esik az a hit, hogy az élet hirtelen, valamilyen vitalista folyamat révén keletkezett. A mai tudományos módszer, amely az okos logikán alapuló, kísérleti és megfigyelési vizsgálatokkal alátámasztott vizsgálati eszköz, nem használható az élet eredetére vonatkozó természetfeletti elképzelések tanulmányozására. Ennek megfelelően úgy tűnik, hogy az ilyen, még elvileg is bizonyíthatatlan elképzelések örökre hiedelmek maradnak, tehát a tudomány tárgyán kívül esnek.
Három tudományos javaslat Az élet eredetére vonatkozó számos alternatív elmélet nem igényli a természetfeletti lények segítségét. Ezen elméletek mindegyike természeti elvekre támaszkodik, és mindegyik kísérletileg tesztelhető. Ezek az elméletek tehát inkább a tudományon, mint a teológián alapulnak, és közülük eddig csak egy élte túl az idő, a kritika és a vita próbáját.
Először is, az élet pánspermia, azaz “csírák mindenütt” révén keletkezhetett a Földön. Ez az exogenezisnek is nevezett elképzelés azt állítja, hogy a mikroszkopikus élőlények a világűrből érkeztek a bolygónkra. Egy aszteroida vagy üstökös, amely talán kezdetleges sejteket vagy egyszerű baktériumokat tartalmazott, valamikor a múltban a Földre hullhatott, majd ezek évmilliárdok alatt fejlődtek a bolygónkon ma elterjedt fejlettebb életformákká. Ennek ellenére egyetlen meteoritról – az aszteroidák és üstökösök leszálló törmelékeiről – sem mutatták ki, hogy jóhiszemű életet tartalmazna.
A pánspermia alaptétele az, hogy a primitív élet, amely valahol máshol keletkezett, egy olyan objektummal való ütközés révén került a Föld felszínére, amely már életnek adott otthont. A legtöbb űrkutató azonban azzal érvel, hogy a védtelen egyszerű élet valószínűleg nem élné túl a világűr zord környezetét vagy a légkörünkbe való tüzes zuhanást. A nagy energiájú sugárzás és a nagy sebességű részecskék a bolygóközi és csillagközi térben, valamint a heves súrlódás és az intenzív hő a levegőben való mozgás közben szinte biztosan elpusztítanának bármilyen életformát, amely a kis égitestek hátán lovagolna. Másrészről viszont a mikroszkopikus spórák túlélhetik az ilyen idegen körülményeket, feltéve, hogy mélyen beágyazódnak az érkező kőzetekbe. Ha a biológusok az utóbbi időben valami újat tanultak az életről, akkor az az, hogy az élet nagyon szívós, és gyakran szélsőséges környezetben is képes túlélni.
(A pánspermia-ötletnek számos furcsa változata létezik, közülük talán a legfurcsább, hogy a földi élet a földönkívüli utazók által évezredekkel ezelőtt ide dobott szemétből keletkezett! Hasonlóképpen, a földönkívüliek talán szándékosan vetették be bolygónkat, már csak missziós buzgalomból is. A pánspermia-elméletnek ezek és más bizarr változatai évtizedek óta táplálják a sci-fi írókat, de a dolgozó tudósok megelégednek azzal, hogy valóban “szemét elméleteknek” tekintik őket.)
A pánspermiának egy kapcsolódó aspektusa vált népszerűvé a közelmúltban – egyesek “gyenge pánspermiának” nevezik -, amikor az életnek csak az összetevői, de maga az élet nem érkezik a Földre az űrből. Az elmúlt évtizedekben a csillagközi térben felfedezett szerves molekulák kirobbanó száma miatt, amint azt a korábbi STELLAR EPOCH-ban is megírtuk, egyes kutatók azt javasolták, hogy nem feltétlenül maga az élet, hanem az élethez szükséges alapvető vegyi anyagok érkezhettek a Földre üstökösökbe vagy aszteroidákba ágyazódva. Ezek a molekulák aztán magvakként működhettek, amelyek természetes kémiai úton – az alábbiakban ismertetett endogenezis révén – fokozatosan életet hoztak létre. Való igaz, hogy egyes meteoritok, különösen az ismert, sok szenet tartalmazó és az ősi aszteroidákból származó szén-dioxid-kondritok, olyan vegyi anyagokat tartalmaznak, köztük az élet építőköveit, amelyek nyilvánvalóan túlélték a Föld légkörén való örömtúrát.
A Murchison meteorit, amely 1969-ben az ausztráliai Murchison közelében hullott le, a legjobb példája az ilyen típusú bolidáknak, amelyek olyan nyersanyagokat tartalmaznak, amelyek képesek voltak az élet beindítására a Földön több milliárd évvel ezelőtt. Más meteoritokról is kimutatták, hogy hasonló buborékszerű szerves gömböket tartalmaznak, mint amilyenek az élet keletkezésének laboratóriumi szimulációi során keletkeztek, amelyeket később ebben a KÉMIAI EPOCH-ban ismertetünk; a legutóbbi a kanadai Yukon Területen landolt, néhány nappal az új évezred elején. Mi több, egyszerű szerves anyagokat egyértelműen kimutattak néhány jól tanulmányozott üstökösben, például a Halley, a Hale-Bopp és a Hyakutake üstökösökben, amelyek a közelmúltban a Naprendszer belsejében tett látogatásuk során megtisztelték égboltunkat. Ezek az eredmények legalábbis azt mutatják, hogy az élethez szükséges ilyen molekulák elképzelhetően kialakulhatnak bolygóközi vagy csillagközi környezetben, és hogy tüzes leszállásuk után érintetlenül elérhették a Föld felszínét.
Másrészt sok biokémikus azt állítja, hogy a szerves vegyi anyagok ugyanolyan könnyen (és talán még könnyebben) kialakulhattak a Földön is, anélkül, hogy a világűrben keresnénk választ a földi rejtélyekre. Még ha a pánspermia elképzelése egy napon ígéretesebbé is válik a földi élet eredetére vonatkozóan, magának az életnek az eredetére vonatkozóan nem minősül érvényes elméletnek. Az “erős pánspermia” (amely szerint az ép élet úgy hullik a Földre, mint manna az égből) csupán elhalasztja az élet eredetének kérdését, áthelyezve azt az Univerzum egy másik, ismeretlen helyére.
Az élet eredetének másik elmélete – amely közvetlenül magának az életnek a végső eredetével foglalkozik – a spontán generáció nevet viseli. Itt úgy gondolják, hogy az élet meglehetősen hirtelen és teljesen kifejlődve alakult ki a nem-élet sajátos elrendezéseiből. Ez az elképzelés még egy évszázaddal ezelőtt is népszerű volt, de csak azért, mert az embereket félrevezették az érzékeik. Például a rothadó szemétben gyakran jelennek meg apró férgek, és az egerek néha úgy tűnik, hogy spontán módon kikandikálnak a koszos ágyneműből. Az ilyen jelenségeket egykor annak bizonyítékaként állították be, hogy a régi élet bomló maradványaiból spontán új élet keletkezik. Azonban, bár a megfigyelések helyesek voltak, a megfigyelések értelmezése nem volt az. Alig egy évszázaddal ezelőtt a legtöbb természettudós egyszerűen nem tudta, hogy a legyek gyakran raknak tojásokat a szemétre, majd a tojásokból férgek kelnek ki. Hasonlóképpen az egerek sem a szennyezett lepedőkben keletkeznek, bár lehet, hogy valóban ott szeretnek elbújni.
A spontán generáció elmélete tévesnek bizonyult, amikor a tudósok elkezdték gondosan ellenőrizni a laboratóriumi kísérleteket. Különösen a 19. századi francia kémikus, Louis Pasteur volt az egyik első kutató, aki sterilizált körülmények között végezte a kísérleteket. Külön erre a célra kifejlesztett berendezések segítségével ki tudta mutatni, hogy a levegő bármely csomagja tartalmaz mikroorganizmusokat más láthatatlan szennyeződések mellett. Különleges óvintézkedések és alapos vizsgálat nélkül az élő anyag gyakran érintkezik élettelen anyaggal, azt az illúziót keltve, hogy az élet hirtelen olyan helyeken keletkezik, ahol korábban nem volt élet. A levegő felmelegítésével és ezáltal a mikroorganizmusok elpusztításával azonban Pasteur alaposan megcáfolta az élet spontán keletkezésének gondolatát. Miután sterilizálták és izolálták, a levegő a végtelenségig mentes marad az élettől, még a mikroszkopikus életektől is.
Az élet eredetének harmadik elmélete a kémiai evolúció. Ebben az elképzelésben a prebiológiai változások lassan alakítják át az egyszerű atomokat és molekulákat az élet létrejöttéhez szükséges összetettebb vegyi anyagokká. A legtöbb tudós által ma kedvelt kémiai evolúció központi feltevése szerint az élet természetes módon keletkezett a nem-életből. Ebben az értelemben a kémiai evolúció és a spontán generáció elméletei hasonlóak, de az időtávok különböznek. A kémiai evolúció nem hirtelen következik be; ehelyett fokozatosabban halad, és végül egyszerűbb struktúrákból összetett struktúrákat épít fel. Ez a modern elmélet tehát azt sugallja, hogy az élet a Földön az élettelen anyag meglehetősen lassú evolúciója révén jött létre. Hogy milyen lassan és pontosan mikor, azt nem tudjuk.
A kémiai evolúció időskálájának becslésére a fosszíliák – az elpusztult szervezetek megkeményedett maradványai, amelyek csontvázának körvonalai vagy csontos vonásai ősi kőzetekben megmaradtak – tanulmányozásával lehet következtetni. Az 5.2. ábra például azt mutatja, hogy az üledékes kőzetek sokszoros nagyításával egyértelműen kimutathatók az ősi egyedi sejtek – az élet legegyszerűbb ismert formája – megkövesedett lenyomatai. A radioaktív vizsgálatok bizonyítják, hogy a kőzet kora jellemzően 2-4 milliárd év. Ezt az időtartamot tekintjük annak az időtartamnak, ameddig a fosszíliák eltemetve voltak, feltehetően a kőzetben rekedtek, miközben az megszilárdult, és így a valaha talált legrégebbi fosszíliák közé tartoznak.
 |
5.2. ÁBRA – A bal oldali, mikroszkópon keresztül készített fényképen a kanadai kőzetben talált megkövesedett sejtek láthatók, amelyeket radioaktívan ~3 milliárd évesre datáltak. Ezeknek a primitív organizmusoknak a maradványain koncentrikus gömbök láthatók félig áteresztő membránnal és kisebb csatolt szferoidokkal. A jobb oldali képen az egyik ilyen ősi sejt nagyított nézete látható tisztábban. A kövület belső fala ~10-3 cm (vagy 10 mikron) átmérőjű. (E. Barghoorn) |
Tudva, hogy a Föld ~4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, és hogy a legrégebbi kőzetek ~4 milliárd évvel ezelőtt kristályosodtak ki korai olvadt állapotukból, arra következtetünk, hogy az élet valószínűleg nagyjából egymilliárd évvel a Föld kialakulása után és <0,5 milliárd évvel azután keletkezett, hogy a földkéreg eléggé lehűlt az élet fenntartásához. Mivel még régebbi, még fel nem fedezett fosszíliák valószínűleg valahol a földi kőzetekben vannak eltemetve, feltételezzük, hogy az élet legprimitívebb formáinak alig több mint néhány százmillió év kellett ahhoz, hogy kémiailag kifejlődjenek a nem-életből. Elképzelhető, hogy még ennél is kevesebb időre, akár évezredekre vagy évszázadokra is szükségük lehetett. Az élet keletkezésének történetére és ütemére vonatkozó nyomok valószínűleg nemcsak az ősi struktúrákban (fosszíliákban), hanem a mai szervezetek sejtjeiben és molekuláiban (génekben) is megtalálhatóak.