|
Global Lithuanian Net: san-taka station: |
|
Prasiplečia gyvybės ribos
Prieš pusantro milijardo metų gyvenimas Žemėje buvo nepaprastai nuobodus. Pasaulinis vandenynas, kadaise buvęs šilta pirmaprade sriuba, atvėso ir nuseko. Jame pasirodė eukariotinės ląstelės, turinčios vidinę struktūrą, tačiau daugialąsčiai organizmai tebebuvo retenybė. Gyvybė taip dykinėjo ištisą milijardą metų. O tada kažkas nutiko: kažkas privertė gyvybę per dešimtis milijonų metų pasireikšti begaline formų įvairove, kulminaciją pasiekdama vadinamuoju kambro sprogimu. Jis geras Č. Darvino Rūšių atsiradimo (1859) pagrindimas. O šiandien Darvino palikimas yra tokia teorijų įvairovė, kokios jis net nebūtų galėjęs įsivaizduoti. 2003 m. Vašingtono un-to geologė D.S. Kelley surengė 6 savaičių trukmės ekspediciją. Kelis metus
tyrinėję surinktus pavyzdžius, specialistai pradeda pateikinėti stulbinančius pranešimus tame tarpe, ir kaip
galėjo atsirasti gyvybė Žemėje.
Apie povandenines termines versmes buvo žinoma nuo 8-ojo dešimtmečio. Juodųjų dūmų sistemos
buvo dažniausios ir jos randasi vandenynų vidurio keterose, kur veržiasi ugnikalniai tolstant tektoninėms
plokštėms. Tose versmėse vanduo gali siekti 400oC temperatūrą, o jo pH yra tarsi citrinos
sultys; karštas vanduo, prisotintas sulfidų, geležies, vario ir cinko. Išsiveržęs vandenyno dugne, šis rūgštus
skystis greitai atvėsta ir metalų sulfidai iš jo iškrenta, sudarydami debesį, atrodantį tarsi banguojantys juodi
dūmai. Tie sulfidai kaupiasi į aukštus kaminus, susidarančius virš versmių.
Nepaisant jų pavojingos cheminės sudėties, aplink versmes randama egzotinių gyvybės formų, pvz.,
milžiniškų, raudonais galais Riftia kirminų (tube worm), neturinčių nei burnos, nei žarnyno, tačiau
Tuo tarpu Dingusio miesto versmės gana ramios. Esančios apie 15 km į vakarus nuo tektoninio lūžio,
jos yra pakankamai toli nuo kylančios magmos. Vanduo jose įšyla tekėdamas pro šiltas uolienas ir
temperatūra tesiekia 90oC. Jis nėra ir rūgštus, o šarminis, kurio pH yra 9-11. Kadangi šis
vanduo negali ištirpinti didelio metalų kiekio, neiškrenta juodi dūmai. Vandenyje gausu kalcio, sudarančio
kalkakmenį, iš kurio formuojasi aukšti balti kaminai, iškylantys iki 60 m. virš jūros dugno.
Keista cheminė sudėtis atsiranda dėl unikalios geologinės struktūros, slypinčios pačios planetos struktūroje.
Žemę įsivaizduokime tarsi persiką. Odelė atitiktų plutą, po kuria esantis minkštimas yra tarsi mantija, o
kauliukas būtų kietu geležiniu branduoliu. Atlanto viduryje pluta truputį įplyšusi, nes Afrika ir Amerika tolsta
viena nuo kitos maždaug 25 mm per metus greičiu. Pro plyšį iškilusi mantija ir sudarė Atlanto masyvo
kalnagūbrį.
Mantija daugiausia sudaryta iš peridotito uolienos, kuri ir nulemia Dingusio miesto cheminę sudėtį.
Susilietęs su vandeniu kyla serpentinizacijos reakcija, peridotitas virsta serpentinitu, o vanduo darosi
šarminis ir prisisotina kalciu. Vanduo būna netekęs viso deguonies, kurį pakeičia gausiai energijos turintys
vandenilis, metanas ir sulfidai. Tad čia ir atsiranda visas įdomumas.
Vandenilis turi daug energijos, nes gali perduoti elektronus kitiems komponentams, pvz., deguoniui, to
proceso metu išlaisvindamas energiją. Mokslininkai mano, kad tokie, lengvai elektronus atiduodantys
komponentai buvo svarbūs gyvybei atsirasti. Laikyta, kad jų buvo gausu pirmykštėje atmosferoje. Tačiau
vėliau nuspręsta, kad atmosfera tokia nebuvo. Tačiau tokių dujų gausu prie povandeninių versmių. Nemažai
studijų rodo, kad serpentinizacijos procesas puikiai tinka organinių komponentų susidarymui.iš anglies
dioksido be gyvų būtybių dalyvavimo.
Daug mikroorganizmų išvystė galimybę suvartoti perteklinę vandenilio energiją. Viena tokia grupė yra
metanogenai, kurie gamina metaną. Apie trečdalis mikrobų Dingusiame mieste yra Methanosarcinales
šeimos metanogenai, kurie gyvuoja be Saulės šviesos.
Idėja, kad gyvybė galėjo kilti terminėse srovėse, gyvuoja jau daugelį metų. Ją palaiko ne tik versmių
cheminės reakcijos, bet ir evoliuciniai požymiai, randami visų gyvų organizmų genetinėje informacijoje.
Ribosomų (biologinių mašinų, kurias ląstelės naudoja DNR informacijos iššifravimui) tyrimai. Pačias
ribosomas sudaro RNR ir proteinai. Lygindami ribosomų RNR sudedamuosius blokus arba nukleotidus,
mokslininkai sukonstravo šeimos medį, rodantį visų gyvų organizmų sąryšius. Dauguma organizmų, esančių
netoli medžio šaknų, maitinasi vandeniliu ir gyvena karštuose šaltiniuose, o tai leidžia spėti, kad ankstyvieji
protėviai irgi gyvavo panašiomis sąlygomis.
Geologai turi pagrindo spėti, kad kadaise ekosistema Žemėje buvo panaši į Dingusio miesto sąlygas.
Peridotitas yra tarp labiausiai paplitusių uolienų Saulės sistemoje. Žemėje jis sudaro viršutinę mantiją. Nors
naujai susiformavusio peridotito Žemės paviršiuje randama retai, jo buvo gausu prieš 3-4 mlrd. metų. Tada
Žemė buvo gerokai karštesnė ir daugiau mantijos patekdavo į paviršių. Tuo tarpu juodųjų dūmų rūgšti aplinka
buvo pernelyg priešiška gyvybės atsiradimui.
Tačiau rasti tokių mažų organizmų fosilijų yra sunku. Tačiau mokslininkai surado galimybes tirti chemine
fosilijas tai uolienose randamos molekulės. Kurias galima atsekti iki gyvų būtybių. Dauguma jų yra iš
lipidų, kurie sudaro ląstelių membranas. Nors lipiduose nėra tiek daug informacijos, kaip DNR ar fizinėse
fosilijose, jie yra patikimi gyvybės buvimo indikatoriai. Be to, lipiduose esanti anglis irgi informatyvi, nes,
atseit, galima nustatyti, kaip ji paimta iš aplinkos. Požymiu yra anglis-13, gana reta forma, kuri išsilaiko ilgai.
Daugumoje organizmų anglies-13 turi 1-3,5% mažiau, nei jūros vandenyje ištirpusi anglis. Pagal šį požymį
būtų galima spėti, ar anglis uolienose yra iš gyvų organizmų, ar iš abiotinių procesų.
Tačiau Dingęs miestas neigia tokią teoriją. Didžioji dalis ten rastų lipidų yra metanogenų, tačiau
nepastebimas joks anglies-13 sumažėjimas. Kaip gali būti taip? Anglies-13, kaip kriterijaus panaudojimas,
remiasi prielaida, kad anglies dioksido aplinkoje yra daugiau, nei gali būti panaudojama. Tad organizmai gali
rinktis lengvesnius anglies-12 atomus. Bet esant jo trūkumui, organizmai tampa neišrankūs ir griebia bet kurį
anglies atomą. Tad pagal šį požymį atsekti gyvybę tampa neįmanoma. O taip yra Dingusiame mieste, kur
gausu vandenilio, tačiau yra anglies dioksido trūkumas. Beje, neaptinkamumas pritaikomas ir metano atvejui. Gyvybės atsiradimo versijos Taip pat skaitykite Gyvybės atsiradimas Žemėje Panspermija: ją pripažino H. Hemgolcas, švedų chemikas Svante Anerijus, V. Vernadskis ir lordas Kelvinas. Vis tik ji gyvybės atsiradimo klausimą tik atideda ir perkelia į kitą vietą (skaitykite plačiau apie panspermiją). Pirminis buljonas. 6-me dešimtm. Stenli Milerio ir Haroldo Juri atlikti eksperimentai laboratorijoje sumodeliavus jaunos Žemės sąlygas ir apie 10% anglies iš metano įėjo į vienokių ar kitokių organinių molekulių sudėtį. Buvo gauta per 20 amino rūgščių, cukraus, lipidų ir nukleino rūgščių užuomazgų. Tik pagrindine panašių eksperimentų problema lieka tai, kad visi susidarę organiniai junginiai turi po lygiai skirtingų orientacijų, o visa žinoma gyvybė Žemėje (išskyrus vienetinius ir keistus atvejus) turi kairinę izomerų orientaciją. Ir jau visai neseniai, 2015 m., Kembridžo prof. John Sutherlandas pademonstravo visų bazinių gyvybės komponentų (DNR, RNR, baltymų) susidarymo galimybę iš gana paprasto pradinių komponenčių rinkinio, kurio pagrindiniai herojai ciano vandenilis ir sieros vandenilis, kurie ne taip jau retai sutinkami kosmose. Prie jų tereikia pridėti kai kurių mineralų ir metalų (fosfatų, vario druskų, geležies...)
1924 m. biochemikas Aleksandras Oparinas iškėlė abioginės kilties iš organinio sultinio teoriją. Jo vardo
medalį tarptautinė ISSOL draugija teikia kad 6 m. ją yra gavęs ir S. Mileris, ir Nobelio premijos laureatas
Dž. Šostakas. O H. Juri medalį ISSOL įteikia irgi kas 6 m. tarpe tarp Oparino medalių. Cheminė evoliucija apie gana paprastų organinių medžiagų virsmą sudėtingesnėmis cheminėmis sistemomis veikiant išoriniams veiksniams, selekcijai ar savireguliacijai. Jos pagrindu yra vandens-anglies šovinizmas. Pagal vieną versiją, pirminė molekulių organizacija galėjo įvykti molio mineralų porose, tarnavusiomis struktūrinėmis komponentėmis. Tą idėją prieš kelis metus iškėlė škotų chemikas Alexander Graham Cairns-Smithas. Jų vidiniuose paviršiuošiuose tarsi ant matricos galėjo nusėsti ir polimerizuotis sudėtingos molekulės: Izraelio mokslininkai parodė, kad tokiomis sąlygomis gali išaugti gana ilgos baltymų grandinėlės. Čia galėjo būti ir reikiamas metalo druskų kiekis. Molinės sienelės galėjo atlikti ir ląstelių membranų vaidmenį, atskirdamos vidinę erdvę, kurioje vyksta sudėtingos cheminės reakcijos nuo išorės. Panašiomis matricomis galėjo būti ir kristalinių mineralų paviršiai: jų gardelės struktūra leidžia atrinkti tik vieno tipo optinius izomerus, pvz., kairines amino rūgštis. medžiagų apykaitai reikalingą energiją galėjo teikti neorganinės reakcijos pvz., piritą (FeS2) veikiant vandeniliu gaunant geležies sulfidą ir sieros vandenilį. Tam nereikia nei žaibų, nei ultravioletinių spindulių, kaip buvo Milerio-Juri bandymuose. Taigi, galime nenagrinėti ir žalingo jų poveikio. Juodieji rūkoriai. Jaunos Žemės laikotarpiu, kai nebuvo nei ozono sluoksnio, UV galėjo būti žudančiu užgimstančios gyvybės veiksniu. Tad užsimezgusi gyvybė turėjo slėptis nuo jo, pvz., giliai vandenyje. Ten atsirado tinkamų vietų netoli geoterminių šaltinių. Jų sulfidais prisotintas juodas vanduo karštas, aktyviai maišosi ir turi daugybę mineralų. Vandenynų juodieji rūkoriai labai gausios ir savitos ekosistemos ir jose bakterijos naudojasi geležies-sieros reakcijas. Jos gana klestinčios gyvybės pagrindas nuo gausybės unikalių kirmėlių iki krevečių. Jie irgi galėjo būti gyvybės užgimimo šaltiniais.
[ Kita galimybe apsisaugoti nuo UV spindulių buvo storas, kelių šimtų storio ledas. Ir po juo esanti gana vėsi aplinka galėjo padėti stabilizuotis pirmųjų makromolekulių struktūroms. ] RNR pasaulis. Pagal dialektinį materializmą gyvybė yra dviejų pradų vienybė ir kova iš vienos pusės, kintančios ir ir paveldimos informacijos, o iš kitos biocheminių, struktūrinių funkcijų. Ir viena gyvybės atsiradimo hipoteze yra RNR pasaulis, iškilusi 7 dešimtm. pabaigoje ir galutinai susiformavusią 9-o dešimtm. pabaigoje. RNR ne tokia efektyvi saugant ir perduodant informaciją kaip DNR, ir ne tokia įspūdinga fermentuojančių funkcijų srityje kaip baltymai tačiau ji geba ir tai, ir tai. Ji yra visiškai autonomiška ir gali katalizuoti savo pačios replikavimą ir pradžioje to pakanka. Tos hipotezės tyrinėjimai parodė , kad RNR makromolekulės pajėgios ir pilnavertei cheminei evoliucijai. Štai L. Orgelio ir jo kolegų, Kalifornijos biofizikų, pavyzdys: į gebančios replikuotis RNR tirpalą pridėjus bromo etudijaus, šiai sistemai esančiu nuodu, blokuojančiu RNR sintezę, tada pamažu, keičiantis kartoms, mišinyje atsiranda RNR, atsparios net aukštai toksino koncentracijai. Taip evoliuciuodamos pirmosios RND galėjo rasti būdą sintezuoti baltymus, o vėliau, kartu su jais, atrasti ir dvigubą DNR spiralę, idealią informacijos laikmeną.
Solo Špigelmano monstras. Jis parengė Qb viruso
RNR mėginį su visa reikalinga jos dauginimuisi terpe (baltymais ir nukleotidais). Tai buvo puikios
sąlygos RNR jai nereikėjo mutuoti įveikiant ląstelės apsaugos mechanizmus, pranikti į ją ir
užkrėsti (tame procese laimėdavo tasai, kuris dažniau ir greičiau replikuojasi).
Netrukus RNR su 4,5 tūkst. nukleotidų sumažėjo iki 220, smarkiai padidinusi replikacijos spartą. Evoliucija tesitęsė nukleotidų skaičiui mažėjant iki 50. Tai rodo, kad jei pradiniame buljone randasi reikiamos komponentės ir nesudėtingas fermentas-replikaza, tokia besireplikuojanti RNR gali atsirasti ir spontaniškai. Sugretinimai: Nyčės amžino sugrįžimo koncepcija labai artima indų reinkarnacijos idėjai. Amžinybė yra begalinė ir joje vyksta amžinas pasikartojimų ciklas. Papildomai skaitykite Gyvybės atsiradimas Žemėje Protoląstelės. Vien replikavimosi gyvybei nepakanka. Gyvas organizmas tai erdvėje apribota terpė, turinti apsikeitimo mechanizmus, skatinanti vienas reakcijas ir stabdanti kitas. Kitaip tariant, tai ląstelė su pusiau pralaidžia membrana iš lipidų. Ir protoląstelės privalėjo atsirasti jau ankstyvoje gyvybės stadijoje pirmą hipotezę apie jų atsiradimą iškėlė minėtas A. Oparinas, pagal kurį protomembramomis galėjo tarnauti hidrofobinių lipidų lašeliai, primenantys geltonas aliejaus dėmeles vandenyje. Dž. Šostakas kartu su Katarzyna Adamala sukūrė tarsi protoląstelės modelį, kurios membraną sudarė ne šiuolaikiniai lipidai, o paprastesnės organinės molekulės, riebiosios rūgštys, tikrai galėjusios kauptis protoorganizmų atsiradimo vietose. Jiems netgi pavyko įpūsti gyvybę savo struktūras, į terpę pridėjus magnio jonų (stimuliuojančių RNR-polimerazų veiklą) ir citrinos rūgšties (stabilizuojančios riebalines membranas). Endosimbiozė. Dar 19 a. pabaigoje vokiečių-anglų gamtotyrininkas Andreas Schimperas pastebėjo, kad Chloroplastai už fotosintezę atsakingos augalų ląstelės organelos, replikuoja atskirai nuo ląstelės. Netruko atsirasti hipotezė, kad chloroplastai simbiontai, fotosintezuojančių bakterijų ląstelės, kadaise prarytos šeimininko ir jame likusios gyventi. Na mes jų neturime ir negalime maitintis saulės šviesa, kaip mus norėtų įtikinti kai kurios (saulės valgytojų) sektos. Vis tik 20 a. 3-me dešimtm. endosimbiozės hipotezė buvo išplėsta įtraukiant mitochondrijas deguonį vartojančias orgonelas, tiekiančias energiją ląstelėms. Jose ir pas plastides aptiktas savas genomas, daugiau ar mažiau nuo ląstelės nepriklausomi dalijimosi mechanizmai ir savos baltymų sintezės sistemos. Aptikti ir kiti endosimbiontai, pvz., kai kurios amebos neturi savų mitochondrijų, tačiau turi viduje savęs jų vaidmenį atliekančias bakterijas. Yra hipotezių apie endosimbiotinė kitų orgonelių kilmę tame tarpe žiuželiai ir blakstienėlės, ir net ląstelės branduolys. Anot kai kurių tyrinėtojų, mes visi eukariotai, kilę iš bakterijų ir archėjų susiliejimo. Vis tik aišku, kos gimusi gyvybė ėmė ryti savo kaimynus imdama su jais sąveikauti ir taip kuriant naują gyvybę. Kreacionizmas. Gyvybė protingos esybės dizaino dalis. Daugiau žr. >>>>> Parengė Cpt.Astera's Advisor Papildomai skaitykite:
|
Apie Marso paviršių žinome daugiau, nei apie 75% Žemės, kurią dengia vanduo. Tad nenuostabu, kad
čia laukia netikėti atradimai.
Vienas tokių buvo 2000-aisiais, kai ekspedicija matavo povandeninį kalnagūbrį
Atlanto vandenyne, esantį viduryje tarp
gyvuojančių dėka simbiozės su vidinėmis bakterijomis, kurios maitinasi nuodingomis vandenilio sulfido
dujomis, kylančiomis iš versmių.
Kartu tai palaiko ir hipotezes apie tai, kur ir kaip Saulės sistemoje gali ar galėjo egzistuoti gyvybė. Tai gali
būti bet kuri planeta, kurioje yra peridotito ir skysto vandens. Didžiausia tikimybė yra Marse ir Jupiterio
palydove Europoje. Metano rasta Marso atmosferoje neaišku, ar jis atsirado dėl mikrobų veiklos ar
cheminių reakcijų planetos uolienose.
