Кредит за изображение: Woods Hole Oceanographic
Много неща трябваше да вървят добре, за да се появи животът. Ако се върнете назад, всичко започва с Вселената на Големия взрив, раждаща пространство и време. В онази ранна светлина на Вселената отекна, забави се в жизненост, изначалните елементи се сляха и кондензираха в първо поколение масивни звезди на животновъдите. След затопляне до понятието (чрез гравитационно компресиране), първичната материя започва да се слива в звездни ядра и по-малка форма на светлина се премества навън, за да затопли и освети млада и потенциално непрекъснато разширяваща се Вселена.
Повече време и повече място видяха много от тези ранни сини звезди да имплодират (след като живеят много кратки животи). Последвалите експлозии извеждат в космоса огромни количества по-тежки - не-първични - атоми. От тази богата космическа обстановка се образуваха нови звезди - много с планетарни придружители. Тъй като такива слънца от второ и трето поколение са по-малко масивни от техните прародители, те изгарят по-бавно, по-хладно и много, много по-дълго - нещо от съществено значение за вида на доброкачествените енергийни нива, необходими за осигуряване на органичен живот.
Въпреки че звездите на животновъдите се образуват в рамките на няколкостотин милиона години от Големия взрив, животът тук на Земята отне своето време. Нашето Слънце - звезда от трето поколение със скромна маса - се е формирало около девет милиарда години по-късно. Жизнените форми се развиват малко повече от един милиард години след това. Тъй като това се случи, молекулите се комбинират и образуват органични съединения, които при подходящи условия се съединяват като аминокиселини, протеини и клетки. По време на всичко това един сложен слой се добавя към друг и съществата стават все по-възприемащи за света около тях. В крайна сметка - след повече милиарди години - визията се разви. А зрението - добавено към субективно усещане за осъзнаване - направи възможно Вселената да погледне назад към себе си.
Емпиричните изследвания на основите на живота показват, че смес от добре подбрани елементи (водород, въглерод, кислород и азот), изложени на нейонизиращо ултравиолетово лъчение, образува аминокиселини. Самите аминокиселини имат забележителен капацитет да се свързват заедно в протеини. А протеините имат по-скоро „протеанова“ способност да придават форма и поведение на клетките. Сега се смята за напълно възможно първите космически аминокиселини да са се образували в космоса1 - защитени от по-твърди форми на радиация в обширни облаци, състоящи се от първичен и звезден материал. Поради тази причина животът може да е повсеместно явление, просто очаква само определени благоприятни условия, за да се вкорени и да прерасне в голямо разнообразие от форми.
Понастоящем екзобиолозите смятат, че течната вода е от съществено значение за формирането и размножаването на органичния живот. Водата е изключително вещество. Като мек разтворител водата дава възможност на други молекули да се разделят и смесват. Междувременно тя е много стабилна и е прозрачна за видима светлина - нещо полезно, ако биотиките трябва да черпят енергия директно от слънчевата светлина. Накрая водата поддържа температура добре, отвежда излишната топлина чрез изпаряване и плава, когато се охлади, да се втвърди като лед.
Според екзобиологът на НАСА Андрю Похорил, „Водата обединява органични молекули заедно и позволява организацията в структури, които в крайна сметка се превърнаха в клетки.“ По този начин водата действа в несравнима матрица, позволяваща на органичните молекули да формират самоорганизиращи се структури. Андрей цитира едно свойство, уникално свързано с водата, което прави възможно самоорганизацията и растежа: „Хидрофобният ефект е отговорен за факта, че водата и маслото не се смесват, сапуните и перилните препарати„ улавят “мазната мръсотия по време на измиване във вода и за огромен брой други явления. По-общо, хидрофобният ефект е отговорен за отделянето на неполярни (мазни) молекули или части от молекули от вода, така че те могат да се слепят, въпреки че не са свързани. В биологията това са именно взаимодействията, отговорни за образуването на мембранозни клетъчни стени и за сгъване на протеини във функционални структури. "
За да може водата да поеме течното състояние, тя трябва да остане в относително тесен диапазон от температури и налягания. Поради това само някои няколко добре разположени планети - и евентуално шепа големи луни са благоприятни за условията, необходими, за да може животът да живее. В много случаи всичко се свежда до форма на небесни недвижими имоти - местоположение, местоположение, местоположение ...
Ранният живот на Земята беше много прост по форма и поведение. Макар и клетъчни, им липсваше централно ядро (прокариотично) и други подструктури (органели). Липсвайки ядро, такива клетки се възпроизвеждат асексуално. Тези анаероби са съществували предимно чрез създаване (анаболизиране) на метанов газ от водород и въглероден диоксид. Те харесваха топлината - и имаше много от нея да обикалят!
Фактът, че животът се е развил на Земята, не трябва да бъде толкова изненадващ, колкото човек може да си мисли. Сега животът се смята за много по-здрав, отколкото някога си представях. Дори сега хидротермалните отвори дълбоко в океана изхвърлят почти вряла вода. В съседство с такива отвори животът - под формата на гигантски тръбни червеи и миди - процъфтява. Дълбоко под повърхността на Земята са открити минерално-метаболизиращи анаеробни бактерии. Подобни условия се смятаха за невъзможни през по-голямата част от 20-ти век. Животът сякаш изплува дори при най-суровите условия.
Тъй като жизнените форми са напреднали в нашия свят, клетките развиват органели - някои чрез включване на по-малки, по-специализирани клетки в своите структури. Планетата се охлажда, атмосферата й се избистря и слънчевата светлина играе над океаните. Възникнали примитивни бактерии, които фиксирали енергията от слънчевата светлина като храна. Някои останаха прокариотни, докато други развиха ядро (еукариотично). Тези примитивни бактерии увеличават съдържанието на кислород в земната атмосфера. Всичко това се е случило преди около 2 милиарда години и е било от съществено значение за поддържане на качеството и количеството на живот, населяващ в момента „Синята планета“.
Първоначално атмосферата се състоеше от по-малко от 1% кислород, но с увеличаване на нивата, животните, които се хранят с бактерии, са адаптирани да синтезират вода от кислород и водород. Това освобождава много повече енергия, отколкото метаболизмът на метан е способен. Контролираният синтез на вода беше огромно постижение за живота. Помислете експериментите в химическата лаборатория в гимназията, където водородът и кислородът газ се комбинират, нагряват и след това се взривяват. Примитивните форми на живот трябваше да се научат да се справят с тези много летливи неща по далеч по-безопасен начин - поставяне на фосфор на задача при превръщането на ADP в ATP и обратно.
По-късно - преди около 1 милиард години - се оформиха най-простите многоклетъчни същества. Това се случи, когато клетките се събраха за общото благо. Но такива същества бяха прости колонии. Всяка клетка беше напълно самостоятелна и се грижеше за собствените си нужди. Нуждаеше се само от постоянно излагане на топлия бульон на ранните океани, за да придобият хранителни вещества и да елиминират отпадъците.
Следващата голяма стъпка в еволюцията на живота2
дойде като разработени специализирани типове клетъчна тъкан. Мускулите, нервите, епидермисът и хрущялите напреднаха в развитието на многото сложни форми на живот, населяващи сега нашата планета - от цъфтящо растение до пъпчив млад астроном! Но това първо организирано същество може би е било червей (анелид), проникващ през морската тиня от преди около 700 милиона години. Липсвайки очи и централна нервна система, тя притежаваше само способността да докосва и вкусва. Но сега животът имаше способността да се диференцира и специализира. Самото създание се превърна в океана ...
С появата на добре организирани същества темпът на живот се ускори:
До 500 MYA се развиха първите гръбначни животни. Вероятно това са същества, подобни на змиорки, лишени от зрение, но чувствителни към химични - и вероятно електрически - промени в средата си.
Към 450 MYA първите животни (насекоми) се присъединяват към вкореняващи се растения на сушата.
Около 400 MYA първите гръбначни животни се изкачиха от морето. Това може да е била риба-амфибия, пребиваваща от насекоми и растения по брега.
Към 350 MYA - се появяват първите "игуана" влечуги. Те притежаваха силни, твърди челюсти в череп от едно цяло. С увеличаването им такива влечуги изсветлявали черепите си, като добавяли отвори (отвъд обикновените очни гнезда). Преди динозаврите да доминират над земята, крокодили, костенурки и птеразаври (летящи влечуги) ги предхождат.
Примитивните бозайници се връщат почти 220 милиона. Повечето от тези същества бяха малки и подобни на гризачи. По-късните версии разработиха плацентата, но по-ранните видове просто излюпиха вътре яйцата. Всички бозайници, разбира се, са топлокръвни и поради това трябва да се хранят ненаситно, за да поддържат телесната температура - особено в студени ветровити нощи, проследяващи слаби галактики по река Ериданус ...
Подобно на бозайниците, топлокръвните птици изискват повече храна от влечугите - но като влечугите - снасят яйца. Не е лоша идея за създание на полет! Днес небесни птици летят (като например лебедът Сигн и Окила Орлан от края на лятото), защото истинските птици взеха крило около 150 милиона години.
Най-ранните примати са съществували дори по време на изчезването на динозаврите. Силните доказателства подкрепят идеята, че самите динозаври са преминали като група след астероид - или комета - са повлияли на полуостров Юкатан в Съединените щати на Мексико. След това катастрофално събитие температурите паднаха, тъй като „безядрената“ зима спадна. При такива условия храната беше резервна, но топлокръвността влезе в своето. Не беше дълго обаче преди един тип „гигантизъм“ скоро да замени друг - самите бозайници нараснаха до необикновени размери и най-голямото развитие в утробата на морето и сега приемат формата на големите китове.
Краят на „ужасните гущери“ не е първото масово изчезване на живота - четири предишни умирания са го предшествали. Днес, осъзнавайки потенциала за други подобни катаклизмични въздействия, някои от световните астрономи следят околоземна орбита парчета от остатъци, останали от формирането на Слънчевата система. Най-малките видове - например метеори - пускат безобидни светлинни шоута. По-големите метеори (болиди) от време на време разпространяват "пламък" и следват "дим", докато се разбият на Земята. По-големите тела са оставили будни естествени опустошения на километри гори - без дори да оставят следа от собствения си „партиен трясък” материал след себе си. Но по-големите натрапници имат малка такава скромност. Астероид или комета с диаметър един километър би изписал абсолютно бедствие за населен център. Телата, десет пъти по-големи от този размер, могат да представляват масивни умирания от този тип, които изписват края на динозаврията.
Човешките същества първо вървяха изправени около 6 милиона. Това вероятно се е случило, когато пътеката се разминаваше между прото-шимпанзетата и ранните хоминиди. Това разминаване последва период от десет милиона години на бърза еволюция на приматите и се смеси в шест милионния цикъл на човешката еволюция. Първите каменни инструменти са изработени от човешка ръка преди около 2 милиона години. Огън е бил впрегнат от някой предприемчив член на човешкия вид милион години по-късно. Технологията набира скорост много бавно - стотици хиляди години са минали без значително подобрение на инструментите, използвани от племенните общества от отдавна.
Съвременните хора са възникнали преди повече от 200 000 години. След около 125 хиляди години се случило събитие, което може да е намалило цялото човешко население на планетата Земя до по-малко от 10 000 индивида. Това събитие не беше извънземно по природа - самата Земя вероятно избухна „огън и жупел“ по време на изригването на заредена с газ магма камера (подобно на тази под националния парк Йелоустоун в западната част на САЩ). Минаха още 65 000 години и каменната ера отстъпи на ерата на селското стопанство. Преди 5000 години първите градове-държави се сляха в плодородни долини, заобиколени от далеч не толкова гостоприемни изкачвания. Цели цивилизации идват и си отиват. Всеки преминава факел от култура и бавно развиваща се технология до следващата. Днес са изминали само няколко кратки века от първото стъкло на очи от човешка ръка и е насочило човешкото око към нещата от Нощното небе.
Днес огромни огледала и космически сонди ни позволяват да съзерцаваме огромните обхвати на Вселената. Виждаме Космос динамичен и евентуално вълнуващ с живота по-изобилен, отколкото някой би могъл да си представи. Подобно на светлината и материята, животът може да бъде основно качество на пространствено-времевия континуум. Животът може да бъде толкова универсален, колкото гравитацията - и толкова личен, колкото вечер сам с телескоп под нощното небе ...
1 Всъщност радиочестотният спектрографски отпечатък на поне една аминокиселина (глицин) е открит в огромни облаци прах и газ в междузвездната среда (ISM). (Вижте Аминокиселина, открита в дълбоко пространство).
2 Това, че животът се развива от не толкова сложни до по-сложни форми, е въпрос извън научния спор. Как точно протича този процес е въпрос на дълбоко разделение в човешкото общество. За астрономите - за разлика от биолозите - не се изисква да поддържат някаква конкретна теория по този въпрос. Дали мутацията на случайността и естественият подбор задвижват процеса или съществува някаква невиждана „ръка“, която да доведе до такива неща, е извън сферата на астрономическото проучване. Астрономите се интересуват от структури, условия и процеси във Вселената като цяло. Тъй като животът става все по-ярък за тази дискусия, астрономията - по-специално екзобиологията - ще има какво повече да каже по въпроса. Но самият факт, че астрономите могат да позволят на природата да говори по такива въпроси като внезапно и мигновено „творение ex nihilo“ под формата на Голям взрив показва колко е гъвкаво астрономическото мислене по отношение на крайния произход.
Потвърждение: Моите благодарности излизат на екзобиолог
Андрю Похорил от НАСА, който ме просветли по отношение на голямото значение на хидрофобния ефект върху формирането на самоорганизиращи се структури. За повече информация относно екзобиологията, моля, вижте официалния уебсайт на НАСА за екзобиологията „Животът през космоса и времето“, чрез който имах късмета да се свържа с Андрю.
За автора:
Вдъхновен от шедьовъра в началото на 1900 г.: „Небето през три, четири и пет инчови телескопи“, Джеф Барбър има старт в астрономията и космическата наука на седем години. В момента Джеф посвещава голяма част от времето си, наблюдавайки небето и поддържайки уебсайта
Astro.Geekjoy.
