Początki życia na Ziemi

Życie na Ziemi powstało w zbiornikach wodnych i jest wynikiem ewolucji materii, z której była zbudowana pierwotna skorupa ziemska, atmosfera i hydrosfera, zachodzącej pod wpływem potężnych źródeł energii: promieniowania słonecznego (w tym UV - nie było w pierwotnej atmosferze tlenu, a więc nie było też warstwy ozonowej), wyładowań atmosferycznych i ciepła Ziemi. Istnieją trzy podstawowe teorie mówiące o miejscu powstania życia:

1. Życie powstało w przybrzeżnych, płytkich akwenach wodnych bogatych w liczne, pochodzące z lądów substancje mineralne poddawane oddziaływaniu promieniowania słonecznego i wyładowań atmosferycznych. W latach 20. XX wieku Rosjanin A. Oparin i Brytyjczyk J.B.S. Haldane sformułowali tezę, że życie powstało z prostych związków organicznych, gromadzących się w pierwotnym oceanie w warunkach atmosfery beztlenowej (bogatej w CO2, CH4, H2S i H2) i silnego promieniowania kosmicznego oraz wyładowań elektrycznych jako źródła energii. Jest to koncepcja tzw. pierwotnej zupy (albo bulionu). Później S. Miller (1953) udowodnił doświadczalnie, że w warunkach proponowanych przez Oparina i Haldane’a istotnie powstają aminokwasy, węglowodany i in. związki organiczne; według koncepcji Oparina i Haldane’a pierwsze organizmy były cudzożywne i dopiero po zjedzeniu wszystkich substancji odżywczych z „pierwotnej zupy” narodziły się organizmy samożywne. Najpoważniejsze trudności, jakie ta teoria napotyka, to brak efektywnego mechanizmu naturalnego prowadzącego do znacznej koncentracji produktów samorzutnej syntezy związków organicznych oraz brak mechanizmu dziedziczenia informacji aż do czasu syntezy pierwszych kwasów nukleinowych. Choć teoria Oparina i Haldane’a, z licznymi modyfikacjami, jest przez wielu uznawana do dziś, to pojawiły się też liczne nowe, alternatywne lub uzupełniające propozycje; m.in. J. Bernal (1967) wystąpił z tezą, że związki organiczne koncentrowały się w pianie na powierzchni wody morskiej, a pierwsze protoorganizmy powstały w ujściach rzek, gdzie minerały ilaste służyły jako powierzchnie katalizujące dalszą koncentrację, a potem ewolucję pierwotnego życia. Badania potwierdziły zdolność iłów do adsorpcji związków organicznych. Teorię tę rozbudował A. Cairn-Smith (1985), według którego struktura krystaliczna minerałów ilastych była nośnikiem informacji dziedzicznej, a kwasy nukleinowe przejęły tę funkcję dopiero później, dzięki obecności wysoko zorganizowanych enzymów białkowych. S. Fox (1965) wykazał doświadczalnie, że w wysokich temperaturach i specjalnych warunkach fizykochemicznych towarzyszących wulkanom aminokwasy tworzą „mikrosfery”, przypominające właściwościami komórki. F. Dyson (1985) zwrócił uwagę na to, że odpowiedzialne za metabolizm białka (główny składnik ciał) i DNA (czynnik dziedziczności) powstały niezależnie i dopiero później połączyły się, tworząc pierwotne organizmy.

2. Życie powstało na dnie pierwotnych ryftów (rozpadlin na dnie oceanów, w których następują wylewy law) - energia i materia potrzebna do powstania życia pochodziła z gorących źródeł silnie zmineralizowanych wód wypływających z dna ryftów: Birger Rasmussen z Wydziału Geologii i Geofizyki Uniwersytetu Zachodniej Australii znalazł szczątki organizmów, które 3 miliardy 235 milionów lat temu żyły aż kilometr pod powierzchnią wody. Na opublikowanych w "Nature" zdjęciach spod mikroskopu elektronowego wyraźnie widać ich nitkowatą strukturę. Choć nie zachowały się same komórki, lecz jedynie ich "cienie" (mineralne osłonki), widać, że były pozbawione jądra komórkowego. Jakby mało było im niegościnnego środowiska morskich głębin, to jeszcze zamieszkały w bezpośrednim sąsiedztwie tzw. wylotów (ang. vent) hydrotermalnych. Są to ujścia źródeł podmorskich, przez które ze szczelin w "dnie" skorupy ziemskiej wypływają tzw. roztwory juwenilne - gorące wody bardzo bogate w związki wypłukane ze skał płaszcza Ziemi. Woda, która omywała kolonie bakterii badanych przez Australijczyka, osiągała temperaturę bliską 100 st. C i była bogata w związki ciężkich metali: miedzi, cynku, kobaltu, niklu, żelaza i siarki.

Badane przez Australijczyka bakterie (nazwane przez naukowców archeatami) żerowały w pobliżu właśnie takich wylotów. Ich metabolizm przebiegał beztlenowo. Jako źródło energii wykorzystywały siarkę i wodór - były to składniki najłatwiej dostępne. Źródłem węgla zaś nie były dla nich substancje organiczne (jak dla większości żyjących dziś organizmów), lecz tlenek i dwutlenek węgla rozpuszczone w wypływającej z wylotów wodzie. Z czasem na powierzchni bakterii wytrąciły się kryształki pirytu - siarczku żelaza. To właśnie te kryształki zachowały się do naszych czasów i to dzięki nim możemy zobaczyć zakonserwowane kształty najstarszych bakterii.

3. Życie przybyło z kosmosu: "W meteorycie, który spadł na zamarznięte jezioro w Kolumbii Brytyjskiej, naukowcy znaleźli materię organiczną, która może być starsza od Słońca. Naukowcy z NASA uważają, że to kolejny dowód na potwierdzenie teorii, że życie na Ziemi zostało zapoczątkowane przez materiał, który trafił na naszą planetę z przestrzeni kosmicznej.

Drobinki, które znaleźliśmy w meteorycie nie są żywe, ale mogły być jednym ze składników, z których powstało życie - mówi Keiko Nakamura-Messenger z NASA. Być może jesteśmy o krok bliżej do wyjaśnienia, skąd pochodzą nasi przodkowie - dodała.

Wraz z kolegami badała ona meteoryt, który spadł na Ziemię w styczniu 2000 roku.

Okazało się, że w organicznych drobinach znajdują się rzadkie formy wodoru i azotu, niespotykane na naszej planecie. Formowały się one w temperaturze -260 stopni.

Dalsze analizy wykazały, że wspomniana materia organiczna jest jednym z najstarszych materiałów, jakie kiedykolwiek znaleziono. "  źródło: Globe and Mail

Pierwsze pojedyncze komórki (sinice) stwierdzono w skałach o wieku 3,8 mld lat w północno-zachodniej Grenlandii. Około 1,5 mld lat temu pojawiły się pierwsze organizmy zawierające jądro i organelle (Eucaryota), a około 700 mln lat temu powstały pierwsze organizmy komórkowe (meduzopodobne).

GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA