JAK ZIEMIA ZOSTAŁA MŁODĄ MAMĄ

Gazeta Wyborcza - - NAUKA - HISTORIA ŻYCIA NA ZIEMI W PIGUŁCE

W najnowszym wydaniu tygodnika „Nature” badacze z Japonii piszą o grafitowych inkluzjach, które znaleźli w metamorficznych skałach osadowych (w formacji Saglek) na północno-wschodnim wybrzeżu Labradoru w Kanadzie. Skały te zostały wcześniej datowane na co najmniej 3,95 mld lat. Z kolei skład izotopowy grafitu, który analizowali Japończycy, wskazuje na jego organiczne pochodzenie.

Naukowcy twierdzą też, że grafit nie dostał się do skał później, gdyż struktura jednego i drugiego wskazuje na krystalizację w tej samej temperaturze (metamorficzne skały osadowe po powstaniu na powierzchni planety ulegają zgnieceniu i przekształceniu w jej „trzewiach”).

Życie na Ziemi ma co najmniej 3,95 mld lat – konkludują uczeni w „Nature”. Powstało więc bardzo wcześnie, bo sama planeta liczy 4,5 mld lat.

Kanada, Grenlandia, Australia

Ostatnie lata to prawdziwy wysyp publikacji naukowych dotyczących narodzin życia. W marcu tego roku pisaliśmy o odkryciu w Kanadzie (w innej formacji skalnej – Nuvvuagittuq – na zachodnim wybrzeżu półwyspu Labrador) skamielin bakterii sprzed 3,77-4,38 mld lat. Archaiczne mikroby, jak pisali wtedy badacze, jadły żelazo i mieszkały wśród podmorskich kominów hydrotermalnych.

Z kolei w maju inny zespół uczonych donosił o odkryciu stromatolitów – skamieniałych mat bakteryjnych – sprzed 3,48 mld lat. Znalezione w słynnej formacji Dresser w regionie Pilbara w północno-zachodniej Australii mają być najstarszą pozostałością życia na lądzie. Tym odkryciem naukowcy cofnęli więc historię życia na lądzie aż o 3 mld lat! mln lat temu opanował ogień

Rok temu jeszcze inny zespół naukowców chwalił się, że odkrył na południowo-zachodniej Grenlandii „grobowce naszych najstarszych przodków”. A były to odsłonięte przez topniejącą wieloletnią pokrywę śnieżną skamieniałe ślady życia sprzed 3,7 mld lat. „Nie znamy starszych” – pisaliśmy w „Wyborczej”.

Choć dwa lata temu inni badacze spekulowali w tygodniku „PNAS”, że życie mogło się narodzić na Ziemi już 4,1 mld lat temu. Znaleźli bowiem inkluzje węglowe w pochodzącym z Australii cyrkonie ( jego ziarna to najstarsze tys. lat temu narodziny gatunku Homo sapiens minerały na Ziemi) powstałym właśnie tyle lat temu.

Czy Kanada, Grenlandia i Australia to jakieś specjalne miejsca, w których zaczęło się życie? Niekoniecznie, po prostu tam znajdują się najstarsze znane skały.

Nasza planeta ciągle miele i odnawia swoją skorupę, ukrywając przed nami ślady swojego niemowlęctwa. Stąd tak trudno znaleźć pozostałości pierwocin życia.

Również dlatego ciągle nie mamy pojęcia, jak ono powstało.

Chemia zmieniła się w biologię

Prawdopodobnie narodziło się w oceanie, bo młodziutka Ziemia nie miała jeszcze w stratosferze warstwy ozonowej, która chroniłaby organizmy przed niszczącym promieniowaniem ultrafioletowym ze Słońca. Ale czy ten ocean był już słony, czy jeszcze słodki? Naukowcy mają na ten temat różne poglądy.

Obecnie dominuje przekonanie, że pierwszymi ekosystemami mogły być kominy hydrotermalne – gorące punkty, którymi usiane jest dno oceanu i w których skorupa ziemska pęka, i które uwalniają do wody ciepło i minerały. A jeszcze 40 lat temu nie mieliśmy pojęcia o ich istnieniu.

Co więc wiemy na pewno? Wiemy, że życie opiera się na węglu – stąd grafitowe ślady w skałach w Kanadzie, którymi ekscytują się japońscy uczeni.

– Niektórzy się śmieją, że życie to nic innego jak specjalny rodzaj funkcjonowania węgla – mówił kiedyś w rozmowie z „Wyborczą” prof. Józef Kaźmierczak z Instytutu Paleobiologii PAN. – Węgiel jest szkieletem, pierwszym elementem łańcucha, na którym budują się aminokwasy, które, łącząc się, tworzą białka. Bo on bardzo łatwo wchodzi w reakcję z innymi pierwiastkami – azotem, tlenem, wodorem – i bardzo łatwo z jednej konfiguracji przechodzi w inną. Kiedy oparte na węglu struktury samoistnie się rozbudowują, w pewnym momencie przekraczają punkt krytyczny i nic już nie może zatrzymać tego procesu samokomplikowania się – tłumaczył uczony.

Jak to się jednak stało, że chemia młodziutkiej Ziemi przekształciła się w biologię? O tym ciągle nie mamy pojęcia. Mimo licznych badań mających odpowiedzieć na to pytanie – w tym klasycznego już eksperymentu Stanleya Millera z 1953 r. – nie jesteśmy w stanie odtworzyć warunków panujących 4 mld lat temu.

Miller zmieszał w probówce wodę, wodór, metan oraz amoniak i poraził tę mieszaninę prądem, uzyskując wszystkie – o czym sam nie wiedział, a do czego po latach doszli jego uczniowie – aminokwasy potrzebne do budowy białek.

– Tyle że na pierwotnej Ziemi życie nie wykluwało się w szklanym naczynku odizolowane od świata – sarkał prof. Kaźmierczak.

Życie jako energia

Jeśli popatrzymy na Międzynarodową Tabelę Stratygraficzną, na której geolodzy zaznaczyli wszystkie eony, ery, okresy i epoki w historii, to zauważymy ciekawą rzecz. Otóż pierwsze 4 mld lat są w niej ledwo zaznaczone. Prawie cała tabela dotyczy ostatnich 541 mln lat. Dlaczego?

Tabela stratygraficzna reprezentuje wagę, jaką przywiązujemy do historii rozwoju życia na Ziemi.

541 mln lat temu rozpoczął się kambr, okres ery paleozoicznej, z którego pochodzą pierwsze, obfite skamieniałości zwierząt morskich i innych złożonych organizmów wielokomórkowych (życie wypełzło na ląd ok. 100 mln lat później). Naukowcy nazwali to wydarzenie eksplozją kambryjską. Wcześniej większość życia była niewidoczna gołym okiem. Na świecie zdecydowanie dominowały (i nadal przeważają) organizmy jednokomórkowe – bakterie i archeony.

Ciągle nie wiemy, dlaczego nagle życie „postanowiło” dać się zobaczyć. Staje się to jednak po części jasne, jeśli opiszemy jego historię jako historię... źródeł energii.

Od 4 mld lat temu do dziś organizmy istnieją dzięki chemosyntezie. To najbardziej pierwotny i najmniej efektywny sposób życia. Czerpie energię z rozpadu związków chemicznych powodowanego przez zetknięcie się wody ze skałami. Mikroby, które tak żyją, nie wychodzą ze stadium jednokomórkowego i prawie całą energię poświęcają na trwanie.

Ok. 3,7 mld lat temu wyewoluowały organizmy stosujące fotosyntezę, a więc uzyskujące energię dzięki dostępowi do światła słonecznego. Z kolei 2,4 mld lat temu, kiedy w atmosferze Ziemi nagle pojawiło się sporo tlenu (dzięki fotosyntezującym sinicom, czyli cyjanobakteriom), życie mogło wreszcie się oprzeć na spalaniu tlenowym. To bardzo efektywny sposób uzyskiwania energii. Pozwolił na powstanie pierwszych eukariotów, organizmów wyposażonych w jądro komórkowe.

Pierwsze organizmy wielokomórkowe pojawiły się 1,8-1,2 mld lat temu. Mikroskopijne jeszcze zwierzęta wyewoluowały, kiedy archeony zaczęły żyć w symbiozie z bakteriami, które dały początek mitochondriom – komórkowym elektrowniom do dziś mającym swój osobny materiał genetyczny. Z kolei mikroskopijne rośliny potrzebowały do powstania jeszcze jednej symbiotycznej reakcji. Wyewoluowały, kiedy niektóre eukarioty wchłonęły cyjanobakterie, które stały się zalążkiem dzisiejszych chloroplastów.

Blisko miliard lat później życie zyskało tyle energii, że stało się widoczne. A dopiero ok. 1,5 mln lat temu nasi przodkowie z gatunku

nauczyli się czerpać energię także z ognia. Nasz gatunek, a więc

liczy sobie ledwie 200-300 tys. lat. Wykorzystał jednak ogień, żeby zmienić powierzchnię Ziemi nie do poznania. Planeta uległa antropomorfizacji. Zmieniliśmy ją tak, żeby odpowiadała naszym rosnącym potrzebom.

Przy okazji pozbawiliśmy miejsca do życia tak wielu gatunków, że naukowcy mówią obecnie o szóstym, wielkim wymieraniu – tym razem spowodowanym przez człowieka, a nie wybuchy superwulkanów czy upadki planetoid.

Newspapers in Polish

Newspapers from Poland

© PressReader. All rights reserved.