Ένα από τα πιο συναρπαστικά κι αινιγματικά μυστήρια τα οποία προσπαθεί να λύσει η επιστήμη είναι το πώς προήλθε η ζωή στη Γη. Από τις πρώτες θεωρίες που προέβλεπαν την εκδήλωση ζωής από οργανικές ουσίες σε πρώιμους ωκεανούς, μέχρι την αβιογένεση, οι ερευνητές δεν σταματούν να ψάχνουν την άκρη του μίτου για το πώς ξεκίνησε η ζωή σε αυτόν τον πλανήτη.

Σύμφωνα με την αβιογένεση η ζωή στη Γη εμφανίστηκε αυθόρμητα λόγω φυσικών γεγονότων. Συνεπώς, δεν απαιτούνται θεότητες ή υπερφυσικά ταχυδακτυλουργικά τεχνάσματα. Αν και αυτή είναι μια αντιδημοφιλής άποψη σε ορισμένα μέρη της Γης, υποστηρίζεται από κάποια στοιχεία.

Ωστόσο, εξακολουθούμε να μην γνωρίζουμε ακριβώς πώς λειτουργεί η αβιογένεση. Νέα έρευνα ισχυρίζεται πως οι μικροαστραπές θα μπορούσαν να δώσουν την απαραίτητη σπίθα για την αβιογένεση, άρα η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να είναι αυτό που πυροδότησε τις απαρχές της ζωής στη Γη δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Η Γη έχει ηλικία περίπου 4,5 δισεκατομμυρίων ετών και τα παλαιότερα άμεσα απολιθωμένα στοιχεία αρχαίας ζωής – στρωματόλιθοι, ή μικροσκοπικοί οργανισμοί που διατηρούνται σε στρώματα γνωστά ως μικροβιακές στρώσεις – είναι ηλικίας περίπου 3,5 δισεκατομμυρίων ετών. Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες υποψιάζονται ότι η ζωή προήλθε ακόμη νωρίτερα, αναδυόμενη από συσσωρευμένα οργανικά μόρια σε πρωτόγονους υδάτινους όγκους, ένα μείγμα που μερικές φορές αναφέρεται ως αρχέγονη σούπα.

Από πού προήλθε όμως αυτό το οργανικό υλικό; Ερευνητές πριν από δεκαετίες υποστήριξαν ότι ο κεραυνός προκάλεσε χημικές αντιδράσεις στους αρχαίους ωκεανούς της Γης και παρήγαγε αυθόρμητα τα οργανικά μόρια.

Διαβασε ακομα

Η ζωή κάτω από τη Γη κυλά πολύ αργά. Αλλά μπορεί να μας φανερώσει στοιχεία για τον Άρη

Τώρα, μια νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε στις 14 Μαρτίου στο περιοδικό Science Advances δείχνει ότι οι σπινθήρες των ελάχιστα ορατών «μικροαστραπών», που δημιουργούνται μεταξύ φορτισμένων σταγονιδίων ομίχλης νερού, θα μπορούσαν να είναι αρκετά ισχυροί για να φτιάξουν αμινοξέα από ανόργανα υλικά. Τα αμινοξέα – οργανικά μόρια που συνδυάζονται για να σχηματίσουν πρωτεΐνες – είναι τα πιο βασικά δομικά στοιχεία της ζωής και θα ήταν το πρώτο βήμα προς την εξέλιξη της ζωής.

«Έχει αναγνωριστεί ότι ένας ενεργειακός καταλύτης ήταν σχεδόν σίγουρα απαραίτητος για να διευκολύνει ορισμένες από τις αντιδράσεις στην πρώιμη Γη που οδήγησαν στην προέλευση της ζωής», δήλωσε η αστροβιολόγος και γεωβιολόγος Dr. Amy J. Williams, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο τμήμα γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου της Φλόριντα. Για να σχηματιστούν τα αμινοξέα, χρειάζονται άτομα αζώτου που μπορούν να συνδεθούν με τον άνθρακα. Η απελευθέρωση ατόμων από το αέριο άζωτο απαιτεί τη διάσπαση ισχυρών μοριακών δεσμών και απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας, σύμφωνα με τη Williams, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα.

«Η αστραπή, ή στην προκειμένη περίπτωση, η μικροαστραπή, έχει την ενέργεια να σπάσει τους μοριακούς δεσμούς και επομένως να διευκολύνει τη δημιουργία νέων μορίων που είναι κρίσιμα για την προέλευση της ζωής στη Γη», δήλωσε η Williams στο CNN.

Ομίχλη και μικροαστραπή

Για να αναπαραστήσουν ένα σενάριο που μπορεί να παρήγαγε τα πρώτα οργανικά μόρια της Γης, οι ερευνητές βασίστηκαν σε πειράματα του 1953, όταν οι Αμερικανοί χημικοί Stanley Miller και Harold Urey δημιούργησαν ένα μείγμα αερίων που μιμούνταν την ατμόσφαιρα της αρχαίας Γης. Οι Miller και Urey συνδύασαν αμμωνία (NH3), μεθάνιο (CH4), υδρογόνο (H2) και νερό, έκλεισαν την «ατμόσφαιρά» τους μέσα σε μια γυάλινη σφαίρα και την ταρακούνησαν με ηλεκτρισμό, παράγοντας απλά αμινοξέα που περιείχαν άνθρακα και άζωτο. Το πείραμα Miller-Urey, όπως είναι πλέον γνωστό, υποστήριξε την επιστημονική θεωρία της αβιογένεσης: ότι η ζωή μπορεί να προκύψει από μη ζωντανά μόρια.

Για τη νέα μελέτη, οι επιστήμονες επανήλθαν στα πειράματα του 1953, αλλά έστρεψαν την προσοχή τους στην ηλεκτρική δραστηριότητα σε μικρότερη κλίμακα, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Dr. Richard Zare, καθηγητής Φυσικών Επιστημών Marguerite Blake Wilbur και καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια. Ο Zare και οι συνεργάτες του εξέτασαν την ανταλλαγή ηλεκτρισμού μεταξύ φορτισμένων σταγονιδίων νερού με διάμετρο μεταξύ 1 και 20 μικρομέτρων. (Το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας είναι 100 μικρόμετρα.)

«Τα μεγάλα σταγονίδια είναι θετικά φορτισμένα. Τα μικρά σταγονίδια είναι αρνητικά φορτισμένα», δήλωσε ο Zare στο CNN. «Όταν τα σταγονίδια που έχουν αντίθετα φορτία βρίσκονται κοντά μεταξύ τους, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταπηδήσουν από το αρνητικά φορτισμένο σταγονίδιο στο θετικά φορτισμένο σταγονίδιο».

Οι ερευνητές ανακάτεψαν αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και άζωτο σε μια γυάλινη λυχνία και στη συνέχεια ψέκασαν τα αέρια με υδρατμούς, χρησιμοποιώντας μια κάμερα υψηλής ταχύτητας για να καταγράψουν αχνές λάμψεις μικροαστραπής στους ατμούς. Όταν εξέτασαν το περιεχόμενο του λαμπτήρα, βρήκαν οργανικά μόρια με δεσμούς άνθρακα-αζώτου. Σε αυτά περιλαμβάνονταν το αμινοξύ γλυκίνη και η ουρακίλη, μια νουκλεοτιδική βάση στο RNA.

«Δεν ανακαλύψαμε καμία νέα χημεία- στην πραγματικότητα αναπαραγάγαμε όλη τη χημεία που έκαναν οι Miller και Urey το 1953», δήλωσε ο Zare. Ούτε η ομάδα ανακάλυψε νέα φυσική, πρόσθεσε – τα πειράματα βασίστηκαν σε γνωστές αρχές της ηλεκτροστατικής.

«Αυτό που κάναμε, για πρώτη φορά, είναι ότι είδαμε ότι τα μικρά σταγονίδια, όταν σχηματίζονται από το νερό, εκπέμπουν πραγματικά φως και παίρνουν αυτή τη σπίθα», δήλωσε ο Zare. «Αυτό είναι καινούργιο. Και αυτή η σπίθα προκαλεί όλους τους τύπους χημικών μετασχηματισμών».

Διαβασε ακομα

Επιστήμονες εντόπισαν μυστηριώδη σχήματα κοντά στο Διάστημα που απειλούν τη ζωή τη Γη

Νερό και ζωή

Ο κεραυνός είναι μια δραματική επίδειξη ηλεκτρικής δύναμης, αλλά είναι επίσης σποραδικός και απρόβλεπτος. Ακόμη και σε μια ασταθή Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, οι αστραπές μπορεί να ήταν πολύ σπάνιες για να παράγουν αμινοξέα σε ποσότητες επαρκείς για τη ζωή – γεγονός που έχει θέσει υπό αμφισβήτηση τέτοιες θεωρίες στο παρελθόν, δήλωσε ο Zare.

Ο ψεκασμός νερού, ωστόσο, θα ήταν πιο συχνός από τον κεραυνό. Ένα πιο πιθανό σενάριο είναι ότι οι μικροαστραπές που δημιουργούνταν από την ομίχλη έφερναν συνεχώς αμινοξέα στην ύπαρξη από λίμνες και λακκούβες, όπου τα μόρια θα μπορούσαν να συσσωρευτούν και να σχηματίσουν πιο πολύπλοκα μόρια, οδηγώντας τελικά στην εξέλιξη της ζωής.

«Μικροεκφορτίσεις μεταξύ προφανώς φορτισμένων μικροσταγονιδίων νερού δημιουργούν όλα τα οργανικά μόρια που παρατηρήθηκαν προηγουμένως στο πείραμα Miller-Urey», δήλωσε ο Zare. «Υποστηρίζουμε ότι αυτός είναι ένας νέος μηχανισμός για την προβιοτική σύνθεση των μορίων που αποτελούν τα δομικά στοιχεία της ζωής».

Ωστόσο, ακόμη και με τα νέα ευρήματα για τις μικροαστραπές, παραμένουν ερωτήματα σχετικά με την προέλευση της ζωής, πρόσθεσε. Ενώ ορισμένοι επιστήμονες υποστηρίζουν την ιδέα των ηλεκτρικά φορτισμένων απαρχών για τα πρώτα δομικά στοιχεία της ζωής, μια εναλλακτική υπόθεση αβιογένεσης προτείνει ότι τα πρώτα αμινοξέα της Γης δημιουργήθηκαν γύρω από υδροθερμικές οπές στον πυθμένα της θάλασσας, οι οποίες δημιουργήθηκαν από έναν συνδυασμό θαλασσινού νερού, υγρών πλούσιων σε υδρογόνο και ακραίας πίεσης.

Μια άλλη υπόθεση υποστηρίζει ότι τα οργανικά μόρια δεν προήλθαν καθόλου από τη Γη. Αντίθετα, σχηματίστηκαν στο διάστημα και μεταφέρθηκαν εδώ από κομήτες ή θραύσματα αστεροειδών, μια διαδικασία γνωστή ως πανσπερμία.

«Ακόμα δεν γνωρίζουμε την απάντηση σε αυτό το ερώτημα», δήλωσε ο Zare. «Αλλά νομίζω ότι είμαστε πιο κοντά στο να κατανοήσουμε κάτι περισσότερο για το τι θα μπορούσε να έχει συμβεί».

Αν και οι λεπτομέρειες της προέλευσης της ζωής στη Γη μπορεί να μην εξηγηθούν ποτέ πλήρως, «αυτή η μελέτη παρέχει μια άλλη οδό για το σχηματισμό μορίων που είναι κρίσιμα για την προέλευση της ζωής», δήλωσε η Williams. «Το νερό είναι μια πανταχού παρούσα πτυχή του κόσμου μας, γεγονός που έδωσε το παρατσούκλι Γαλάζιο Μάρμαρο στη Γη, περιγράφοντας την εικόνα της από το διάστημα. Ίσως το νερό, το πιο κρίσιμο στοιχείο που μας συντηρεί, να έπαιξε επίσης μεγαλύτερο ρόλο στην προέλευση της ζωής στη Γη από ό,τι αναγνωρίζαμε προηγουμένως».

Με πληροφορίες από CNN