Întrebarea originii vieții a preocupat mințile oamenilor încă de când aceștia au contemplat pentru prima dată locul nostru pe Pământ și în Univers. Subiectul stârnește adesea emoții – în primul rând pentru că ne implică pe noi înșine, iar în al doilea rând pentru că biochimiștii nu au încă o descriere completă a pașilor specifici care au dus la apariția vieții pe planeta noastră.
O idee neștiințifică Mulți oameni au fost educați să accepte fără îndoială anumite principii, unul dintre acestea fiind acela că viața și-a avut originea prin intermediul unui Dumnezeu sau al unor zei. Ideea teologică sau filozofică potrivit căreia viața a rezultat în urma unui astfel de proces supranatural este o credință. Desigur, ar putea fi o credință perfect bună, dar rămâne doar atât – o credință – deoarece nicio informație lipsită de ambiguitate, acceptabilă într-un laborator de știință sau într-o instanță de judecată, nu confirmă crearea vieții de către o ființă sau ființe supranaturale. Oamenii de știință nu au niciun fel de date clare care să susțină ideea că cineva sau ceva a depus viața deja creată pe planeta Pământ cu mult timp în urmă. Mai mult, nu avem nicio modalitate cunoscută de a testa experimental ideea că intervenția divină a creat viața.
Știința este agnostică atunci când vine vorba de Dumnezeu – nu atee, așa cum unii oameni preferă să citească greșit acest cuvânt încărcat – doar agnostică. Dincolo de sentimentele personale sau de convingerile culturale, majoritatea oamenilor de știință profesioniști pur și simplu nu știu ce să facă cu un Dumnezeu sau cu zeii. Pur și simplu nu avem date de bună credință osoasă pe care să ne bazăm o judecată.
Credința că viața a apărut brusc prin intermediul unui proces vitalist este în afara domeniului științei moderne. Metoda științifică de astăzi, care este un mijloc de cercetare bazat pe o logică rațională susținută de teste experimentale și observaționale, nu poate fi folosită pentru a studia ideile supranaturale pentru originea vieții. În consecință, astfel de idei, imposibil de demonstrat chiar și în principiu, par destinate să rămână credințe pentru totdeauna, deci dincolo de subiectul științei.
Trei propuneri științifice Mai multe teorii alternative pentru originea vieții nu necesită ajutorul unor ființe supranaturale. Fiecare dintre aceste teorii se bazează pe principii naturale și fiecare poate fi testată experimental. Astfel, aceste teorii se bazează mai degrabă pe știință decât pe teologie și doar una dintre ele a supraviețuit până acum testului timpului, criticii și dezbaterilor.
Prima, viața ar fi putut lua naștere pe Pământ prin intermediul panspermiei, ceea ce înseamnă „germeni peste tot”. Această idee, numită și exogeneză, susține că organismele vii microscopice au venit pe planeta noastră din spațiul cosmic. Un asteroid sau o cometă, conținând poate celule primitive sau bacterii simple, ar fi putut cădea pe Pământ la un moment dat în trecut, după care au evoluat de-a lungul a miliarde de ani în formele mai avansate de viață răspândite acum pe planeta noastră. Acestea fiind spuse, nu s-a demonstrat niciodată că niciun meteorit – resturile aterizate ale asteroizilor și cometelor – nu a adăpostit viață de bună credință.
Principiul de bază al panspermiei este că viața primitivă, care și-a avut originea în altă parte, a fost depusă pe suprafața Pământului prin intermediul unei coliziuni cu un alt obiect care adăpostea deja viață. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor de știință din domeniul spațial susțin că viața simplă neprotejată nu ar supraviețui probabil mediului dur al spațiului cosmic sau plonjării în flăcări în atmosfera noastră. Radiațiile de înaltă energie și particulele de mare viteză din spațiul interplanetar și interstelar, precum și frecarea violentă și căldura intensă în timp ce se deplasează prin aer, ar distruge aproape cu siguranță orice formă de viață care călătorește pe spatele unor corpuri cerești mici. Pe de altă parte, sporii microscopici ar putea supraviețui unor astfel de condiții extraterestre, cu condiția să fie adânc înfipți în rocile care se apropie. Dacă biologii au învățat ceva nou despre viață în ultima vreme, este faptul că viața este foarte rezistentă și adesea capabilă să supraviețuiască în medii extreme.
(Versiunile extravagante ale ideii de panspermie abundă, poate cea mai ciudată dintre ele fiind aceea că viața pe Pământ a apărut din gunoaiele aruncate aici cu eoni în urmă de călători extratereștri! De asemenea, este posibil ca extratereștrii să fi însămânțat în mod deliberat planeta noastră, fie și numai din cauza zelului misionar. Acestea și alte variante bizare ale teoriei panspermiei au alimentat scriitorii de science-fiction timp de decenii, dar oamenii de știință activi se mulțumesc să le considere cu adevărat „teorii de gunoi”.)
Un aspect conex al panspermiei a devenit recent popular – unii îl numesc „panspermia slabă” – prin care doar ingredientele pentru viață, dar nu viața însăși, sunt livrate pe Pământ din spațiu. Odată cu valul de descoperiri de molecule organice în spațiul interstelar din ultimele decenii, așa cum s-a menționat în precedentul STELLAR EPOCH, unii cercetători au propus că nu neapărat viața însăși, ci substanțele chimice de bază necesare vieții, ar fi putut ajunge pe Pământ încorporate în comete sau asteroizi. Aceste molecule ar fi putut acționa apoi ca semințe care au generat treptat viața prin mijloace chimice naturale – endogeneza, așa cum se explică mai jos. Este adevărat că unii meteoriți, în special condritele carbonacee despre care se știe că conțin mult carbon și că provin din asteroizi antici, adăpostesc o serie de substanțe chimice, inclusiv elementele constitutive ale vieții, care se pare că au supraviețuit plimbării de bucurie prin atmosfera Pământului.
Meteoritul Murchison, care a căzut lângă Murchison, Australia, în 1969, este cel mai important exemplu al acestui tip de bolid care conține materii prime capabile să dea startul vieții pe Pământ acum câteva miliarde de ani. S-a demonstrat că și alți meteoriți conțin globule organice în formă de bule, similare celor produse în simulările de laborator ale originii vieții descrise mai târziu în această EPOCĂ CHIMICĂ, cel mai recent dintre ei fiind cel care a căzut în Teritoriul Yukon din Canada la doar câteva zile de la începutul noului mileniu. Mai mult, substanțele organice simple au fost detectate în mod clar în unele comete bine studiate, cum ar fi Halley, Hale-Bopp și Hyakutake, care au onorat recent cerul nostru în timp ce vizitau sistemul solar interior. Cel puțin, aceste descoperiri arată că astfel de molecule necesare vieții se pot forma, în mod imaginabil, într-un mediu interplanetar sau interstelar și că ele ar fi putut ajunge nestingherite la suprafața Pământului după coborârea lor înflăcărată.
Pe de altă parte, mulți biochimiști susțin că substanțele chimice organice s-ar fi putut forma la fel de ușor (și poate chiar mai mult) în mod indigen pe Pământ, fără a căuta în spațiul cosmic răspunsuri la enigmele terestre. Chiar dacă noțiunea de panspermie devine într-o bună zi o idee mai promițătoare pentru originea vieții de pe Pământ, ea nu se califică drept o teorie validă pentru originea vieții în sine. „Panspermia puternică” (prin care viața intactă cade pe Pământ ca mana din cer) nu face decât să amâne întrebarea privind originea vieții, transferând-o într-un alt loc necunoscut din Univers.
O altă teorie a originii vieții – una care abordează direct originea finală a vieții însăși – poartă numele de generare spontană. Aici, se crede că viața a apărut destul de brusc și complet dezvoltată din aranjamente particulare de non-viață. Această idee a fost populară încă de acum un secol, dar numai pentru că oamenii au fost induși în eroare de simțurile lor. De exemplu, viermii mici apar adesea pe gunoiul în descompunere, iar șoarecii par uneori să se răsucească spontan din lenjeria murdară. Astfel de fenomene au fost cândva susținute ca dovadă a generării spontane de viață nouă din rămășițele putrezite ale vieții vechi. Cu toate acestea, deși observațiile erau corecte, interpretările acestor observații nu erau corecte. Cu aproape un secol în urmă, cei mai mulți naturaliști pur și simplu nu realizau că muștele depun adesea ouă pe gunoi, după care ouăle eclozează și devin viermi. În mod similar, șoarecii nu își au originea în așternuturi murdare, deși s-ar putea ca într-adevăr acolo să fie locul unde le place să se ascundă.
Teoria generării spontane s-a dovedit a fi incorectă atunci când oamenii de știință au început să monitorizeze cu atenție experimentele de laborator. Chimistul francez din secolul al XIX-lea Louis Pasteur, în special, a fost unul dintre primii cercetători care a efectuat experimente în condiții sterilizate. Folosind echipamente special concepute, el a reușit să demonstreze că orice pachet de aer conține microorganisme printre alți contaminanți nevăzuți. Fără măsuri speciale de precauție și fără o inspecție atentă, materia vie intră adesea în contact cu materia nevie, dând iluzia că viața ia naștere brusc în locuri unde nu a existat viață înainte. Cu toate acestea, încălzind aerul și distrugând astfel microorganismele, Pasteur a infirmat complet ideea generării spontane a vieții. Odată sterilizat și izolat, aerul rămâne lipsit de viață, chiar și de viață microscopică, pe termen nelimitat.
O a treia teorie a originii vieții este cunoscută sub numele de evoluție chimică. În această idee, schimbările prebiologice transformă încet atomi și molecule simple în substanțele chimice mai complexe necesare pentru a produce viața. Preferată de majoritatea oamenilor de știință de astăzi, premisa centrală a evoluției chimice stipulează că viața a apărut în mod natural din non-viață. În acest sens, teoriile evoluției chimice și ale generației spontane sunt similare, dar scările temporale diferă. Evoluția chimică nu se produce brusc; în schimb, ea decurge mai treptat, construind în cele din urmă structuri complexe din structuri mai simple. Această teorie modernă sugerează, așadar, că viața a luat naștere pe Pământ printr-o evoluție destul de lentă a materiei lipsite de viață. Cât de lent și când anume nu suntem siguri.
Stimările scării temporale în care a avut loc evoluția chimică pot fi deduse prin studierea fosilelor – rămășițele întărite ale organismelor moarte ale căror contururi ale scheletului sau trăsături osoase sunt păstrate în rocile antice. De exemplu, figura 5.2 arată cum rocile sedimentare, atunci când sunt mărite de mai multe ori, oferă dovezi clare ale amprentelor fosilizate ale unor celule individuale vechi – cea mai simplă formă de viață cunoscută. Testele radioactive dovedesc că vârsta rocii este de obicei de 2-4 miliarde de ani. Se consideră că aceasta este durata de timp în care fosilele au fost îngropate, presupunându-se că au fost prinse în rocă în timp ce aceasta se solidifica, făcându-le astfel unele dintre cele mai vechi fosile descoperite vreodată.
 |
FIGURA 5.2 – Fotografia din stânga, realizată la microscop, arată celule fosilizate găsite în rocă canadiană datată radioactiv ca având o vechime de ~3 miliarde de ani. Rămășițele acestor organisme primitive prezintă sfere concentrice cu membrane semipermeabile și sferoizi mai mici atașate. Imaginea din dreapta prezintă mai clar o vedere mărită a uneia dintre aceste celule străvechi. Peretele interior al fosilei are un diametru de ~10-3 cm (sau 10 microni). (E. Barghoorn) |
Cunoscând că Pământul a luat naștere în urmă cu ~4,5 miliarde de ani și că cele mai vechi roci s-au cristalizat din starea lor inițială de topire în urmă cu ~4 miliarde de ani, concluzionăm că viața a luat naștere probabil la aproximativ un miliard de ani după formarea Pământului și la <0,5 miliarde de ani după ce scoarța terestră s-a răcit suficient pentru a susține viața. Având în vedere că fosile și mai vechi, încă nedescoperite, se află probabil îngropate undeva în rocile Pământului, presupunem că este posibil ca cele mai primitive forme de viață să nu fi avut nevoie de mai mult de câteva sute de milioane de ani pentru a evolua chimic din non-viață. Este posibil ca aceste forme să fi avut nevoie de un timp chiar mai scurt, chiar și de milenii sau secole. Indiciile privind istoria și ritmul originii vieții sunt probabil scrise nu numai în structurile lor antice (fosile), ci și în interiorul celulelor și moleculelor (genele) organismelor de astăzi.
.