Asustatud kandidaadiks olev planeet kogeb selles kahtlemata katastroofe, kokkupõrkeid ja väljasuremise tasandi sündmusi. Kui elu tahab ellu jääda ja maailmas areneda, peavad sellel püsima jäämiseks olema õiged sisemised ja keskkonnatingimused. Maa varase keskkonna illustratsioon võib siin näida hirmuäratav, kuid elu ikkagi leidis tee. (NASA GODDARDI RUUMILENDUSKESKUS)

Mis tunne oli siis, kui maa peal elu algas?

Planeedil on mingil või teisel kujul olnud elu peaaegu nii kaua, kuni Maa on eksisteerinud.

Kui oleksite jõudnud meie päikesesüsteemi kohe pärast selle moodustumist, oleksite näinud täiesti võõrapärase vaatepildi. Meie Päike oleks olnud umbes sama mass kui praegu, kuid ainult umbes 80% kui helendav, kuna tähed kuumenevad vananedes. Neli sisemist, kivist maailma oleks endiselt olemas, kuid kolm neist näeksid välja äärmiselt sarnased. Veenusel, Maal ja Marsil oli kõigil õhuke atmosfäär, vedel vesi nende pinnal ja orgaanilised koostisosad, mis võivad elu põhjustada.

Kuigi me ei tea veel seda, kas elu kunagi võttis Veenuse või Marsi, teame, et selleks ajaks, kui Maa oli vaid 100 miljonit aastat vana, elasid selle pinnal organismid. Pärast seda, kui miljardeid aastaid kestnud kosmiline evolutsioon põhjustas elemendid, molekulid ja tingimused, millest elu võis eksisteerida, sai meie planeet selliseks, kus ta mitte ainult ei teinud, vaid ka seal, kus see õitses. Meie teaduslike teadmiste kohaselt olid need esimesed sammud järgmised.

Mikro skaala vaade väga primitiivsetele organismidele. Kas esimesed Maal moodustunud organismid või enne meie planeedi teket moodustuvad, on endiselt lahtine küsimus, kuid tõendid eelistavad stsenaariume, kus meie maailmas tekib elu. (ERIC ERBE, DIGITAALNE VÄRVITAMINE KRISTOPOOPI POOLE POOLT, USDA ÜLES, ARS, EMU)

Elul, nagu me teame, on sellel mõned omadused, millega kõik nõustuvad. Kui elu Maal hõlmab süsinikupõhist keemiat (vajab süsinikku, hapnikku, lämmastikku, vesinikku ja paljusid teisi elemente, näiteks fosforit, vaske, rauda, ​​väävlit jne) ja see sõltub vedelast veest, võivad muud elementide ja molekulide kombinatsioonid olla võimalik. Neli üldist omadust, mis kogu elul on, on järgmised:

  1. Elul on ainevahetus, mille käigus ta kogub energiat / ressursse välisest allikast oma tarbeks.
  2. Elu reageerib keskkonnas esinevatele välistele stiimulitele ja muudab vastavalt tema käitumist.
  3. Elu võib kasvada, kohaneda oma keskkonnaga või muutuda selle praegusest vormist teistsuguseks.
  4. Ja elu saab paljuneda, luues elujõulisi järglasi, mis tekivad tema enda sisemistest protsessidest.
Lumehelbe moodustumine ja kasv, jääkristalli teatud konfiguratsioon. Ehkki kristallidel on molekulaarne konfiguratsioon, mis võimaldab neil end ise paljundada ja kopeerida, ei kasuta nad energiat ega kodeeri geneetilist teavet. (VYACHESLAV IVANOV / VIMEO.COM/87342468)

Kõik need neli peavad olema üheaegselt paigas, et organismide populatsiooni saaks pidada elavaks. Lumehelbed ja -kristallid võivad küll küll kasvada ja paljuneda, kuid kuna neil puudub ainevahetus, ei saa neid elusateks liigitada. Valkudel võib olla ainevahetus ja nad võivad paljuneda, kuid nad ei reageeri välistele stiimulitele ega muuda käitumist vastavalt sellele, mida nad kogevad. Isegi viirused, mis on elu ja elutegevuse vahel kõige vaieldavamad organismid, saavad paljuneda ainult nakatades teisi edukalt elavaid rakke, seades kahtluse alla, kas neid klassifitseeritakse elusateks või elututeks.

Paljud orgaanilised materjalid - keemilised ühendid, nagu suhkrud, aminohapped, etüülformaat, ja isegi sellised keerulised, nagu polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud - asuvad tähtedevahelises ruumis, asteroidides ja neid leidus rohkesti varajases Maal. Kuid meil pole tõendeid selle kohta, et elu algas enne Maa moodustumist.

Varane päikesesüsteem oli täidetud komeetide, asteroidide ja väikeste aineklambritega, mis tabasid praktiliselt iga ümbritsevat maailma. Seda perioodi on ajalooliselt tuntud kui raskekujulist pommitamist ja arvatakse, et see tõi Maale paljud elu koostisosad, kuid mitte elusorganismid ise. (NASA)

Selle asemel on peamine mõte see, et Maa moodustati nende peal olevate toorete koostisosadega ja võib-olla veel paljudest teistest. Võib-olla olid nukleotiidid tavalised; võib-olla olid valgud ja valgufragmendid eelnevalt kokku pandud; Võib-olla võivad lipiidikihid ja kaksikkihid vesikeskkonnas tekkida spontaanselt. Eeldades eelkäijate juurest reaalsesse ellu, arvatakse siiski, et vajame õiget keskkonda.

Nendel kolmel soodsal planeedil - Veenusel, Maal ja Marsil - oli kõigil tõenäoliselt mõistlik pinnajõulisuse tase, õhuke atmosfäär, nende pinnal vedel vesi ja need biokeemilised eelkäijamolekulid. Üks asi, mis Maal oli, ei olnud ülejäänud kaks planeeti tõenäoliselt Kuu. Kui kõigil kolmel maailmal oli tõenäoliselt võimalus esimest korda elu luua, aitas meie Kuu anda meile võimalusi, mida teistel maailmadel pole olnud.

Maa ja Päike, mis pole nii erinevad sellest, kuidas nad võisid ilmneda 4 miljardit aastat tagasi. Päikesesüsteemi varajases staadiumis võisid Veenus ja Mars tunduda üsna sarnased. (NASA / TERRY VIRTS)

Nendel varajastel planeetidel sisalduv vee kogus oli ookeanide, merede, järvede ja jõgede tekitamiseks tõenäoliselt piisav, kuid mitte piisavalt, et neid täielikult vedelas vees katta. See tähendab, et neil kõigil olid mandrid ja ookeanid ning nende kahe piiril olid loodepoolid: piirkonnad, kus vesi võib stabiilselt eksisteerida kuival maal ja alluda kõikvõimalikele energiagradientidele.

Päikesevalgus, vari ja öö, aurustumis- ja kontsentratsioonitsüklid, poorse vedeliku voog mineraalide juuresolekul ja vee aktiivsuse gradient võiksid kõik pakkuda molekulide võimalusi uudsel ja huvitaval viisil üksteisega siduda. Kuu võib loodete mõju tugevdada, kuid kõigil neil maailmadel on Päikesest tulenevad looded. Maakeral on olemas veel üks energiaallikas, mis tõenäoliselt aitas kaasa elu algusele, mis ei pruukinud Veenusel ega Marsil olla nii tähelepanuväärne.

Loodebasseinid, nagu need, mida siin Wisconsini osutatakse, asuvad maa ja suurte veekogumite, näiteks järvede, merede või ookeanide kokkupuutepunktis. Õigete tingimuste ja eelkäijamolekulidega bassein on üks kandidaat kohtadesse, kus Maa peal võis tekkida elu. (GOODFREEPHOTOS_COM / PIXABAY)

Viimane tegur on planeedi sisemusest tulenev soojuslik aktiivsus. Ookeanide põhjas asuvad hüdrotermilised õhuavad on geoloogilised levialad, mis on suurepärased kandidaadikohad kogu eluks. Isegi tänapäeval on nad koduks organismidele, mida tuntakse ekstremofiilidena: bakterid ja muud eluvormid, mis taluvad temperatuuri, mis tavaliselt purustab eluprotsessidega seotud molekulaarsed sidemed.

Need tuulutusavad sisaldavad tohutult energiagradiente ja ka keemilisi gradiente, kus äärmiselt leeliseline õhutusvesi seguneb happelise, süsihappe- ja rikka ookeaniveega. Lõpuks sisaldavad need tuulutusained nii naatriumi- kui kaaliumiioone, aga ka kaltsiumkarbonaadi struktuure, mis võiksid olla mallidena esimestele rakkudele. Fakt, et elu eksisteerib sellistes keskkondades, viitab sellistele maailmadele nagu Europa või Enceladus kui potentsiaalsetele elukohtadele mujal Päikesesüsteemis.

Sügaval mere all, hüdrotermiliste õhuavade ümbruses, kuhu päikesevalgus ei ulatu, õitseb elu Maal endiselt. Kuidas luua elust mitteelu, on tänapäeval üks suuremaid avatud küsimusi teaduses. Kui elu võib siin allpool Maa ookeanide põhjas eksisteerida, on ehk võimalus elada ka Europa või Enceladusu sügavates maa-alustes ookeanides. (NOAA / PMEL VENTS PROGRAMM)

Kuid võib-olla on kõige tõenäolisem asukoht Maal elu alguseks kõigi maailmade parim: hüdrotermilised väljad. Vulkaaniline tegevus ei toimu üksnes ookeanide all, vaid ka maismaal. Magevee all asuvad need vulkaaniliselt aktiivsed alad pakuvad täiendavat soojus- ja energiaallikat, mis suudab temperatuuri stabiliseerida ja energiagradienti pakkuda. Need kohad võimaldavad endiselt aurustumis- / kontsentratsioonitsüklit, suletud keskkonda, mis võimaldab õigete koostisosade kogunemist, ja päikesevalguse / öise kokkupuutetsüklit.

Maal võime olla kindlad, et loodepoolused, hüdrotermilised õhuavad ja hüdrotermilised väljad olid kõik tavalised. Kuigi eelkäija molekulid pärinesid kindlasti Maast kaugemale, oli meie planeedil tõenäoliselt spontaanselt mitteellu muundumine eluks.

See õhust vaade Yellowstone'i rahvuspargis asuvale Grand Prismatic Springile on üks maailma ikoonilisemaid hüdrotermilisi jooni. Värvid on tingitud mitmesugustest organismidest, mis elavad nendes ekstreemsetes tingimustes, ja sõltuvad päikesevalguse hulgast, mis jõuab vedrude erinevatesse osadesse. Niisugused hüdrotermilised väljad on mõned parimad kohad, mis Maal on tekkinud elu jaoks. (JIM PEACO, RIIKIDE PARKITE TEENINDUS)

Aja jooksul on Maa tohutult muutunud, nagu ka meie planeedi elusorganismid. Me ei tea, kas elu tekkis üks kord, mitu korda või erinevates kohtades. Mida me aga teame, on see, et kui me rekonstrueerime kõigi tänapäeval Maalt leitud organismide evolutsioonipuu, on neil kõigil sama esivanem.

Uurides meie maailmas tänapäeval leiduvate säilinud organismide genoome, saavad bioloogid rekonstrueerida ajakava, mida nimetatakse LUCA-ks: Maakera viimase elu universaalseks esivanemaks. Selleks ajaks, kui Maa oli vähem kui miljard aastat vana, oli elul juba võime transkribeerida ja transleerida teavet DNA, RNA ja valkude vahel ning need mehhanismid on tänapäeval olemas kõigis organismides. Kas elu tekkis mitu korda, pole teada, kuid on üldiselt aktsepteeritud, et elu, nagu me seda praegu teame, pärines ühest elanikkonnast.

Skaneeriva elektronmikroskoobi kujutis sub-rakulisel tasemel. Kuigi DNA on uskumatult keeruline, pikk molekul, on see valmistatud samadest ehitusplokkidest (aatomitest) nagu kõik muu. Meie teadmiste kohaselt võib DNA struktuur, millel elu põhineb, isegi fossiilsete andmete eelkäijale eelneda. (AVALIK Domeenipilt DR. ERSKINE PALMER, USCDCP)

Hoolimata asjaolust, et geoloogilised protsessid võivad sageli varjata fossiilseid andmeid pärast mõnesaja miljoni aasta möödumist, oleme suutnud elutegevuse päritolu erakordselt kaugele leida. Mikroobseid fossiile on leitud liivakivist, mis pärineb 3,5 miljardit aastat tagasi. Metamorfiseeritud settekivimites ladestunud grafiit on biogeense päritoluga ja on pärit 3,8 miljardit aastat tagasi.

Trilobiidid kivistusid paekivist Chicagos asuvas Põllumuuseumist. Kõigi säilinud ja kivistunud organismide sugupuu võib saada alguse universaalsest esivanemast, kes elas umbes 3,5 miljardit aastat tagasi. (JAMES ST. JOHN / FLICKR)

Veelgi varasematel, ekstreemsematel aegadel näivad teatavate kivimite kristallide ladestused pärinevat bioloogilistest protsessidest, mis viitab sellele, et Maa rajas elu juba 4,3–4,4 miljardit aastat tagasi: niipea kui 100–200 miljonit aastat pärast Maad ja Kuu moodustus. Meie teada on elu Maal eksisteerinud peaaegu sama kaua kui Maa ise.

Tsirkoonist leitud grafiidimaardlaid, mis on üks vanimaid tõendeid süsinikupõhise elu kohta Maal. Need hoiused ja süsiniku-12 suhe, mida nad näitavad lisandites, dateerivad elu Maal enam kui 4 miljardit aastat tagasi. (E A BELL ET AL, PROC. NATL. ACAD. SCI. USA, 2015)

Mingil hetkel meie planeedil, väga varajastes staadiumides, hakkasid külluslikes ja elu eelkäijates molekulid õigetes energia- ja keemilistes tingimustes samaaegselt energiat metaboliseerima, reageerima keskkonnale, kasvama, kohanema, arenema ja paljunema . Isegi kui see oleks meie jaoks tänapäeval tundmatu, tähistab see elu algust. Bioloogilise edu radikaalselt katkematu jadana on meie planeet sellest ajast olnud elav maailm.

Tsirkooni / kvartsiga põimitud Hadeani teemandid. D-paneelist leiate vanimad leiukohad, mis näitavad vanust 4,26 miljardit aastat või peaaegu Maa enda vanust. (M. MENNEKEN, A. A. NEMCHIN, T. GEISLER, R. T. PIDGEON ja S. A. WILDE, LOODUS 448 7156 (2007))

Kui Veenusel ja Marsil võisid olla sarnased võimalused, tegid Veenuse atmosfääri radikaalsed muutused sellest kõigest 200–300 miljoni aasta pärast murettekitava kasvuhoonemaailma, samas kui Marsi magnetvälja surm viis selle atmosfääri ära, muutes selle kindlaks ja külmunud. Ehkki asteroidi löögid võivad maapealse elu maailmast välja viia, on Päikesesüsteemis ja galaktikas kogu maailmas tõendusmaterjal, et oleme jõudnud sinna, kus see algas.

9,4 miljardi aasta möödumisel Suurest Paugust raputas Maa elu. Me pole kunagi tagasi vaadanud.

Lisateave selle kohta, milline oli universum siis, kui:

  • Mis tunne oli, kui universum oli täis?
  • Mis tunne see oli, kui Suur Pauk alguse sai?
  • Mis tunne oli, kui universum oli kõige kuumem?
  • Mis tunne oli siis, kui universum lõi kõigepealt rohkem ainet kui antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui Higgs andis massi Universumile?
  • Mis tunne oli, kui me esimest korda prootoneid ja neutroneid tegime?
  • Mis tunne oli, kui kaotasime viimase oma antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi oma esimesed elemendid?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi esimest korda aatomeid?
  • Mis tunne oli, kui universumis polnud tähti?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed hakkasid universumit valgustama?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed surid?
  • Mis tunne oli, kui Universum tegi oma teise tähepõlvkonna?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi päris esimesed galaktikad?
  • Mis tunne oli, kui tähevalgus murdis esmakordselt läbi Universumi neutraalsed aatomid?
  • Mis tunne see oli, kui moodustusid esimesed supermassiivsed mustad augud?
  • Mis tunne oli siis, kui elu universumis esimest korda võimalikuks sai?
  • Mis tunne oli, kui galaktikad moodustasid kõige rohkem tähti?
  • Mis tunne oli siis, kui moodustusid esimesed elamiskõlblikud planeedid?
  • Mis tunne oli, kui kosmiline veeb sai kuju?
  • Mis tunne oli, kui Linnutee kuju võttis?
  • Mis tunne oli, kui tume energia võttis esimest korda universumi üle?
  • Mis tunne oli siis, kui meie päikesesüsteem esmakordselt moodustus?
  • Mis tunne oli siis, kui planeet Maa kuju võttis?

Starts With A Bang on nüüd Forbesil ja tänu meie Patreoni toetajatele uuesti keskkonnas avaldatud. Ethan on kirjutanud kaks raamatut "Beyond The Galaxy" ja "Treknology: The Star of Treki teadus Tricordersist Warp Drive'i".