Πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια γεννήθηκε η Γη και για αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, η επιφάνεια του πλανήτη μας ήταν ένας φούρνος που βομβαρδιζόταν από κομήτες και αστεροειδείς, οι οποίοι έμελλαν να μετατραπούν σε οικοδεσπότες της ζωής.

Περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα, η ζωή όχι μόνο υπήρχε, αλλά άφηνε και αποδείξεις με τη μορφή απολιθωμένων μικροβίων. Τι συνέβη λοιπόν στο μεσοδιάστημα; Πώς κατά τη διάρκεια σχεδόν μισού δισεκατομμυρίου ετών κατάφερε να γεννηθεί η ζωή στη Γη; Οι επιστήμονες έχουν μέχρι στιγμής, τρεις κυρίαρχες θεωρίες:

Ανάφλεξη από κεραυνό

Οι ατμοσφαιρικές συνθήκες την εποχή που εμφανίστηκε η ζωή ήταν πολύ διαφορετικές από αυτές που υπάρχουν σήμερα, σημειώνει ο Jim Cleaves, πρόεδρος του τμήματος χημείας στο Πανεπιστήμιο Howard και συγγραφέας του βιβλίου, Η επιστήμη και η αναζήτηση της προέλευσης της ζωής.

Όπως εξηγεί ο Cleaves, στη δεκαετία του 1950 ο βραβευμένος με Νόμπελ χημικός Harold Urey παρατήρησε ότι στις περισσότερες ατμόσφαιρες του ηλιακού συστήματος κυριαρχούν το άζωτο και το μεθάνιο. Ο Urey σκέφτηκε ότι η πρώιμη Γη είχε επίσης αυτού του είδους την ατμόσφαιρα. Τότε πρότεινε ότι αυτή η παλαιότερη ατμόσφαιρα «θα μπορούσε να είναι πολύ αποτελεσματική στην παραγωγή οργανικών ενώσεων, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι ο πρόδρομος της ζωής» εξηγεί ο Cleaves.

Ο Urey ανέθεσε στον φοιτητή του Stanley Miller, να ελέγξει τη συγκεκριμένη θεωρία. Ο Miller προχώρησε σε αυτό που θα έμενε στην ιστορία ως πείραμα Miller-Urey δημιουργώντας ένα κλειστό σύστημα, στο οποίο το νερό θερμάνθηκε και συνδυάστηκε με μόρια υδρογόνου, μεθανίου και αμμωνίας.

Στη συνέχεια, αυτά δέχθηκαν ηλεκτρικό ρεύμα για να αναπαραστήσουν τον κεραυνό και ψήχθηκαν ώστε το μείγμα να συμπυκνωθεί και να πέσει πίσω στο νερό, όπως η βροχή. Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά.

Μέσα σε μία εβδομάδα, ο πειραματικός «ωκεανός» είχε γίνει κοκκινωπός λόγω των μορίων που συνδυάζονταν για να δημιουργήσουν αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία της ζωής.

Μεταγενέστερες έρευνες έδειξαν ότι η πρώιμη ατμόσφαιρα του πλανήτη ήταν κάπως διαφορετική από το πείραμα που δημιούργησε ο Miller και ότι τα κύρια συστατικά της ήταν το άζωτο και το διοξείδιο του άνθρακα, ενώ το υδρογόνο και το μεθάνιο υπήρχαν σε μικρότερες ποσότητες.

Ωστόσο, οι αρχές που υποστήριξε ο Miller παραμένουν σε γενικές γραμμές ορθές, με τον κεραυνό να αναπαριστά τις προσκρούσεις αστεροειδών και την υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο για τη δημιουργία υδρογόνου, το οποίο στη συνέχεια αντέδρασε με τον σίδηρο που έφερε το νερό από τον φλοιό της Γης για να σχηματίσει χημικές ουσίες όπως τα σάκχαρα.

Αυτές οι χημικές ουσίες μπορεί να συνδυάστηκαν για να δημιουργήσουν αλυσίδες RNA, ένα βασικό συστατικό της ζωής που αποθηκεύει πληροφορίες. Σε κάποιο σημείο, τα μόρια RNA άρχισαν να αντιγράφονται μόνα τους και η ζωή ήταν δυνατή.

Έφτασε στη Γη από το διάστημα

Τα αμινοξέα, καθώς και ορισμένα από τα άλλα βασικά δομικά στοιχεία της ζωής, όπως ο άνθρακας και το νερό, μπορεί να έχουν έρθει στην πρώιμη Γη από το Διάστημα, σύμφωνα με μία άλλη θεωρία. Έχει βρεθεί ότι κομήτες και μετεωρίτες περιέχουν μερικά από τα ίδια οργανικά δομικά στοιχεία της ζωής και ο πρώιμος βομβαρδισμός της Γης από αυτούς μπορεί να αύξησε τη διαθεσιμότητα των αμινοξέων.

Σύμφωνα με τον βραβευμένο με Νόμπελ χημικό Jack Szostak του Πανεπιστημίου του Σικάγο, οι συγκρούσεις αστεροειδών και κομητών ήταν σχεδόν σίγουρα αναπόσπαστο στοιχείο της ζωής.

Σημειώνει ότι μία πρώιμη ατμόσφαιρα αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα θα ήταν λιγότερο ευνοϊκή για ορισμένες για τη ζωή, αλλά μία μέτριου μεγέθους πρόσκρουση θα μπορούσε να δημιουργήσει ατμοσφαιρικό υδρογόνο και μεθάνιο, επιτρέποντας τις κατάλληλες συνθήκες για ζωή.

Ξεκίνησε από τους ωκεανούς της Γης

Μία άλλη θεωρία υποστηρίζει ότι η ζωή μπορεί να ξεκίνησε από τα βάθη του ωκεανού, αλλά ο Szostak απορρίπτει αυτή την υπόθεση.

«Αν κοιτάξετε τη χημεία που οδηγεί από τα απλά αρχικά υλικά μέχρι το RNA, υπάρχουν πολλαπλά βήματα εκεί μέσα που απαιτούν υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο για να οδηγήσουν τις αντιδράσεις» εξηγεί.

«Η ενέργεια από τον Ήλιο είναι μακράν η μεγαλύτερη πηγή ενέργειας, ακόμη και στον πρώιμο πλανήτη μας. Έτσι, αν υπάρχουν πολλαπλά χημικά βήματα που απαιτούν υπεριώδη ακτινοβολία, δεν μπορεί να βρίσκεστε στον βαθύ ωκεανό». Ωστόσο, είναι σχεδόν βέβαιο ότι η ζωή ξεκίνησε στο νερό.

Science Μια απομακρυσμένη λίμνη στον Καναδά ίσως κρύβει το μυστικό για την προέλευση της ζωής

«Χρειάζεται ένας διαλύτης για να πραγματοποιηθούν οι χημικές αντιδράσεις» επισημαίνει ο Cleaves. «Χρειάζεσαι ένα υγρό. Και όταν αρχίζεις να μιλάς για υγρά, μόνο λίγα είναι σταθερά στις συνθήκες που επικρατούν στην επιφάνεια του πλανήτη. Και, ακόμη και στο πρώιμο ηλιακό σύστημα, το νερό τυχαίνει να είναι το πιο άφθονο».

Ο Szostak υποστηρίζει ότι η ζωή δεν ξεκίνησε από τα βάθη του ωκεανού αλλά από «την επιφάνεια, πιθανότατα σε ρηχές λίμνες ή σε περιβάλλον με θερμές πηγές. Πρόκειται για ένα περιβάλλον που είναι πολύ συνηθισμένο γύρω από περιοχές πρόσκρουσης ή ηφαιστειακές περιοχές».

Η πρώιμη ζωή παραμένει μυστηριώδης

Είναι πιθανόν ότι η ζωή ξεκίνησε και έσβησε πολλές φορές μέχρι να καθιερωθεί το μόριο με βάση το RNA που είναι ο πρόγονος όλων μας.

Αν η ζωή ξεκίνησε και έσβησε περισσότερες από μία φορές πριν ριζώσει, τότε είναι σχεδόν βέβαιο ότι δεν θα μάθουμε ποτέ τι θα μπορούσε να έχει συμβεί, καθώς αυτές οι μορφές δεν έχουν αφήσει κανένα ίχνος της ύπαρξής τους.

«Η ζωή είναι ένα τόσο περίπλοκο σύστημα που το πιο απλό βακτήριο ή ιός έχει χιλιάδες κινούμενα μέρη. Είναι δύσκολο να καταλάβουμε πώς κάτι τέτοιο μπορεί να εμφανιστεί από το πουθενά» λέει Szostak. «Και η απάντηση είναι ότι δεν εμφανίστηκε. Συνέβη βήμα προς βήμα».

Με πληροφορίες από National Geographic