Dalam hierarki kosmik, Bumi dan bintang di mana ia berputar, boleh dikatakan, masih di peringkat awal. Bumi terbentuk dari zat yang ditinggalkan setelah kelahiran Matahari 4.6 bilion tahun yang lalu, sementara usia Alam Semesta secara keseluruhan dianggap 11-16 bilion tahun. Seperti semasa pembentukan semua planet, tahap awal keberadaan planet kita begitu bergolak sehingga hampir mustahil untuk dibayangkan.
Dan bahkan setelah dunia mengambil bentuknya, permukaannya cair selama 600 juta tahun lagi, pemanasan berlebihan disebabkan oleh panas yang datang dari dalam, dari inti bumi, dan oleh pengeboman asteroid dari luar, yang menaikkan suhu lautan penyejatan ke titik didih. Dalam tempoh ini, yang disebut oleh beberapa ahli geologi Hed, neraka benar-benar memerintah di planet kita.
Setelah pengeboman berterusan oleh asteroid berhenti, dan asteroid yang tersisa berada di orbit tertentu dan hampir tidak boleh membahayakan Bumi, karbon, nitrogen, hidrogen dan oksigen dalam pelbagai kombinasi "asid amino terbentuk dan bahan asas lain dari bahan hidup." Seperti yang ditulis oleh pemenang Nobel Christian de Duve dalam bukunya 1995, Life-Give Dust, "produk proses kimia ini, yang disimpan oleh pemendakan atmosfera, komet dan meteorit, secara beransur-ansur membentuk bahan organik pertama di permukaan planet kita yang baru-baru ini yang tidak pekat."
Filem kaya karbon ini telah dipengaruhi oleh kedua-dua proses yang berlaku di Bumi itu sendiri dan oleh jatuhnya ruang di permukaannya; kesan sinaran ultraviolet jauh lebih kuat daripada sekarang, kerana sekarang kita dilindungi oleh atmosfer bumi. Semua bahan ini akhirnya disimpan di laut, dan, seperti yang ditulis oleh saintis terkemuka JB Haldane dalam artikelnya yang terkenal pada tahun 1929, "lautan purba mempunyai konsistensi kaldu panas dan cair."
Hasil sampingan utama proses ini adalah sesuatu yang kental, berwarna kecoklatan, disebut "gummy", "sticky" dan dengan kata lain, membangkitkan kenangan masa kecil. Mereka yang menentang kesimpulan Charles Darwin bahawa manusia adalah saudara dari simpanse dan orangutan, sebenarnya, meletakkan seseorang sebelum penghinaan terakhir ini - kita berasal dari semacam lendir!
Oleh itu, kita mempunyai "kaldu" utama di mana banyak sesuatu yang melekit dicampurkan di mana-mana. Bagaimana kehidupan di Bumi boleh timbul dari bahan mentah ini? Di sinilah bermulanya misteri sebenar. Secara umum diterima bahawa peranan yang menentukan dimainkan oleh RNA - asid ribonukleik, saudara dekat DNA, yang menentukan kod genetik manusia dan makhluk hidup lain. Namun, masih banyak perselisihan mengenai bagaimana, kapan dan di mana kehidupan sebenarnya berasal. Mari kita lihat sebentar beberapa isu yang mendorong perbincangan ini.
Untuk sekian lama, ahli biologi dan ahli kimia percaya bahawa kehidupan di Bumi seharusnya timbul tidak lebih awal dari satu miliar tahun setelah planet ini disejukkan dan pengeboman yang kuat oleh asteroid berhenti, dan ini berlaku kira-kira 3,8 bilion tahun yang lalu. Oleh itu, kehidupan di Bumi telah wujud selama tidak lebih dari 2,8 bilion tahun. Tetapi bukti geologi, dan bahkan fosil organik, semakin menunjukkan bahawa bakteria sudah ada jauh sebelum itu.
Formasi Greenland Isua, terdiri dari batuan tertua di planet kita, yang usianya ditentukan pada 3.2 bilion tahun, mengandungi karbon - bahan bangunan utama dari semua bentuk kehidupan yang diketahui, dan dalam perkadaran ciri fotosintesis bakteria. Banyak ahli biologi membuat kesimpulan bahawa walaupun pada masa awal bakteria pasti ada, dan jika demikian, maka lebih awal terdapat lebih banyak organisma primitif daripada bakteria.
Video promosi:
Baru-baru ini, seorang ahli geologi dari University of Western Australia, Bigir Rasmussen, menemui di Pilbara craton di barat laut Australia, sisa-sisa fosil mikroorganisma filamen berusia 3,5 bilion tahun, serta fosil-fosil "mungkin" yang wujud sejak 3.235 bilion tahun yang lalu, di letusan gunung berapi meletus di Australia barat. Oleh kerana penemuan tersebut, timbul masalah serius: asal usul kehidupan ditangguhkan hingga 200 ribu tahun setelah berakhirnya tempoh Hed, yang mana banyak ahli biologi menganggap masa yang agak singkat untuk proses kimia yang diperlukan berlaku.
Penemuan Rasmussen yang baru-baru ini, yang dilaporkan pada bulan Jun 1999 di Nature, menimbulkan satu lagi dilema. Oleh kerana biomolekul yang diperlukan untuk bahan hidup, seperti protein dan asid nukleik, sangat rapuh dan bertahan lebih baik pada suhu yang lebih rendah, banyak ahli kimia telah lama yakin bahawa kehidupan di Bumi seharusnya timbul pada suhu rendah, bahkan mungkin negatif … Namun Rasmussen menggali filamen mikroskopiknya pada bahan yang asalnya terletak di dekat lubang gunung berapi, di mana suhunya sangat tinggi.
Sebenarnya, organisma paling kuno yang terus wujud hingga kini adalah bakteria yang hidup di lubang gunung berapi yang dipelihara atau di mata air dengan suhu air hingga 110 ° C. Keberadaan bakteria kuno ini di lubang gunung berapi memberikan bukti kukuh yang menyokong anggapan keadaan suhu tinggi untuk asal usul kehidupan di Bumi, disokong oleh saintis lain.
Salah satu penganut pandangan tentang asal usul kehidupan di Bumi dalam keadaan sejuk adalah Stanley Miller, yang langsung menjadi terkenal pada tahun 1953 setelah melakukan serangkaian eksperimen di University of Chicago. Dia kemudiannya adalah pelajar siswazah dan belajar dengan ahli kimia pemenang Hadiah Nobel, Harold Urey, yang memenangi Hadiah Nobel kerana menemui hidrogen berat yang disebut deuterium. Menurut Yuri, atmosfer planet ini pada awalnya terdiri daripada campuran molekul hidrogen, metana, amonia, wap air dan kaya dengan hidrogen. (Perhatikan bahawa oksigen hanya terdapat dalam komposisi wap air. Hanya setelah munculnya kehidupan di atmosfer, oksigen mulai muncul sebagai hasil pembebasan karbon dioksida semasa fotosintesis, yang akhirnya menyebabkan pengembangan bentuk biologi yang lebih kompleks.)
Miller menyiapkan campuran unsur-unsur yang ditunjukkan Yuri dalam bejana tertutup dan selama beberapa hari terdedah kepada pelepasan elektrik yang mensimulasikan kilat. Yang mengejutkannya, cahaya merah jambu muncul di bejana kaca, dan analisis hasil yang diperoleh menunjukkan adanya dua asam amino (komponen penyusun semua protein), serta bahan organik lain yang dipercayai hanya terbentuk oleh sel hidup. Eksperimen ini, yang oleh pemimpinnya dengan enggan menyetujui, bukan hanya membuat Miller terkenal, tetapi juga menyebabkan munculnya bidang sains baru - kimia abiotik, tugas utamanya adalah untuk mendapatkan bahan biologi dalam keadaan yang dipercayai ada di Bumi sebelum munculnya kehidupan.
Perkataan "pertimbangkan" sangat penting di sini. Anggapan mengenai komposisi atmosfer bumi sebelum kehidupan yang berkembang di planet kita berubah sepanjang masa. Dan walaupun banyak eksperimen dilakukan setelah kerja Miller pada tahun 1953, mereka tidak membawa hasil yang dapat dikaitkan dengan konsep "kehidupan", walaupun terbentuknya berbagai jenis molekul organik di dalamnya. Seperti yang dicatatkan oleh de Duve dalam Debu yang Memberi Kehidupan, eksperimen seperti ini sering dilakukan “dalam keadaan yang lebih dibuat daripada yang diperlukan untuk proses yang benar-benar abiotik.
Di antara semua eksperimen ini, eksperimen asal Miller tetap klasik. Ini adalah satu-satunya yang hanya dirancang untuk tujuan meniru keadaan prebiologi yang masuk akal tanpa niat untuk mendapatkan produk akhir tertentu. Dengan kata lain, adalah sangat mudah untuk mengatur eksperimen sedemikian rupa sehingga kemungkinan besar memperoleh hasil yang diinginkan, tetapi keadaan eksperimen akan terlalu sesuai.
Sekurang-kurangnya dalam eksperimen seperti itu, mustahil untuk menghasilkan semula kehidupan walaupun dalam bentuk yang paling asas - dalam bentuk sel yang terpisah tanpa inti. Seperti yang ditulis oleh Nicholas Wade dalam artikel New York Times pada bulan Juni 2000 mengenai penemuan terbaru Rasmussen, "Percubaan paling kuat oleh ahli kimia untuk mencipta molekul di makmal khas bahan hidup hanya menunjukkan bahawa itu adalah tugas yang sangat sukar."
Oleh itu, masalah utama tertumpu pada dua garis utama penyelidikan untuk menentukan bagaimana kehidupan di Bumi berasal. Momen asal kehidupan didorong lebih jauh ke masa lalu, sehingga ada, nampaknya, terlalu sedikit waktu yang tersisa untuk proses kimia yang diperlukan agar asal usul kehidupan berlaku. Dan reaksi kimia ini sendiri, seperti sebelumnya, tetap sama misteri.
Walaupun terdapat kemajuan teknikal yang besar dan sejumlah besar data genetik yang terkumpul, percubaan Stanley Miller 1953 tetap menjadi satu-satunya hasil yang meyakinkan dari penyelidikan tersebut. Walaupun begitu, penemuan itu sendiri menimbulkan keraguan - kini banyak saintis percaya bahawa keseimbangan elemen yang digunakannya berdasarkan karya pemimpinnya G. Juri adalah salah. Apabila nisbah komponen berubah, asid amino yang diperolehi oleh Miller tidak terbentuk.
Kerana kesukaran baru, keseluruhan gambaran evolusi kehidupan menjadi semakin kabur. Suatu ketika ia dapat dijelaskan dengan jelas oleh pohon filogenetik (salasilah) yang mencerminkan sejarah evolusi suatu organisme dari akarnya. Pohon filogenetik mula-mula dibina pada abad ke-19 sesuai dengan teori Charles Darwin untuk menunjukkan dengan jelas sejarah evolusi kumpulan individu haiwan. Pokok bercabang pertama dibina oleh ahli biologi evolusi Jerman Ernst Haeckel (yang juga mencadangkan istilah "ekologi").
Penemuan DNA memungkinkan untuk membuat pokok filogenetik seperti itu tidak hanya untuk haiwan dan tumbuhan, tetapi juga untuk bahan genetiknya, yang memungkinkan untuk memahami lebih mendalam proses yang mendasari konsep "kehidupan". Untuk mendapatkan salasilah pokok, penyelidik melakukan analisis perbandingan urutan blok bangunan molekul asid nukleik (nukleotida) atau asid amino dalam protein. Hasilnya dibandingkan untuk pelbagai organisma.
Berdasarkan mekanisme percabangan evolusi dan mutasi, dengan menggunakan teknik ini, adalah mungkin untuk menentukan jarak antara dua cabang pada pohon filogenetik, iaitu untuk mengetahui sejauh mana dua spesies telah menjauh dari nenek moyang mereka yang sama dan satu sama lain. (Di samping itu, kaedah ini telah membantu para saintis menemui usia organisma kuno yang masih ada hingga sekarang di lubang gunung berapi super panas.) Tugas melakukan analisis perbandingan urutan mungkin paling mudah difahami jika kita membuat analogi dengan permainan kata di mana seseorang diminta kata yang panjang dengan tujuan untuk membentuk seberapa banyak kata pendek dari huruf penyusunnya.
Pada akhir 1970-an, Carl Wose dari University of Illinois menerapkan analisis perbandingan urutan terhadap molekul RNA yang terdapat di semua makhluk hidup, menghasilkan pohon filogenetik yang lebih kompleks daripada yang dijangkakan. Tiga cabang pokok pokok sesuai dengan tiga kerajaan asas organisma hidup: prokariota, archaea dan eukariota. Prokariota adalah mikroorganisma seperti bakteria.
Subdivisi baru yang dicadangkan oleh Wose - archaea - merangkumi kumpulan bakteria kedua yang terdapat di tempat yang sangat panas di Bumi, seperti mata air panas. Eukariota adalah organisma yang terdiri daripada sel besar yang mempunyai nukleus terbentuk; ini merangkumi semua organisma multiselular - tumbuhan dan haiwan, termasuk manusia.
Tetapi sejak awal 1980-an, ketika lebih banyak genom telah diterjemahkan di ketiga kerajaan tersebut, gambarannya menjadi lebih tidak pasti. Pokok berdasarkan gen selain daripada model protein asal Wase ternyata sama sekali berbeza. Selain itu, gen disusun semula dengan cara yang mengejutkan, malah tidak dijangka. Variasi ini menjadikannya sangat sukar untuk mengesan gen seperti itu kepada nenek moyang biasa dan, bahkan lebih tidak menyenangkan, menunjukkan bahawa gen primer - pengasas kehidupan - itu sendiri mempunyai struktur yang agak kompleks, lebih kompleks daripada gen "asli".
Satu-satunya penyelesaian yang masuk akal untuk masalah ini adalah dengan menganggap bahawa daripada tumbuh sepanjang masa ke atas untuk membentuk dahan menegak pada tahap awal evolusi kehidupan, pohon itu mengeluarkan cabang-cabang sampingan, dan beberapa gen dipindahkan secara mendatar. Idea ini diperkuat oleh kenyataan bahawa bahkan hingga kini, bakteria dapat menyebarkan beberapa gen secara mendatar, termasuk, sayangnya, bakteria yang tahan terhadap antibiotik. Kesimpulan ini bermaksud bahawa pokok kehidupan, bukannya mempunyai batang lurus yang indah, berubah menjadi sesuatu yang menyerupai lukisan oleh Jackson Pollock. Perkara ini tidak menggalakkan.
Tetapi Karl Wose tidak malu. Dia berhipotesis bahawa organisma bersel tunggal, yang sejak sekian lama dianggap sebagai bentuk kehidupan semula jadi, mungkin merupakan sejenis koloni, yang terdiri daripada beberapa jenis sel, yang mampu bertukar maklumat genetik secara mendatar dengan mudah. Sebilangan saintis bingung dengan cahaya yang dirasakan ini. Ini bermaksud bahawa mekanisme replikasi (pembiakan) gen, yang diperhatikan dalam DNA dan merupakan mekanisme yang cukup tepat, dikembangkan dalam sel hanya pada waktu kemudian. Koloni akhirnya harus naik ke tahap perkembangan yang lebih tinggi, ketika setiap organisme mengambil bentuknya sendiri. Tetapi bilakah ini berlaku?
Jadi bagaimana kehidupan di bumi berlaku?
Pada masa ini, para pakar mengaitkan tarikh yang sama sekali berbeza ketika pokok DNA langsing mulai membentuk cabang menegak - dalam lingkungan hanya satu miliar tahun yang lalu dan hampir dengan yang diasumsikan sebelumnya 4 miliar tahun. Seperti dalam situasi teori Big Bang yang berasal dari Alam Semesta, berkat penemuan baru dan kaedah pengukuran ketika pengetahuan kita berkembang, teori-teori mengenai asal usul kehidupan di Bumi tidak dipermudah, tetapi lebih rumit. Atas sebab ini, penjelasan lain untuk kemunculan hidup, yang lama dianggap sebagai hebat, telah mengekalkan sebilangan penyokong.
Mungkinkah kehidupan dibawa ke Bumi dari ruang sekitarnya? Sudah tentu, asteroid, meteorit dan komet mengandungi unsur-unsur yang membentuk blok bangunan bahan hidup, dan secara umum diterima bahawa kehidupan di Bumi timbul dari gabungan bahan-bahan tersebut - sudah ada di Bumi dan dibawa dari angkasa. Tetapi bahan binaan adalah satu perkara, dan kehidupan itu sendiri sangat berbeza. Beberapa saintis terkemuka berpendapat bahawa kehidupan utama dibawa ke planet kita dari angkasa yang sudah terbentuk sepenuhnya, iaitu, bukan hanya bahagian penyusunnya, tetapi organisma itu sendiri. Kembali pada tahun 1821, Sals-Guyonde Montlivol mencadangkan bahawa bulan adalah sumber kehidupan di planet kita.
Idea ini dihidupkan kembali dalam hubungannya dengan Mars pada tahun 1890, ketika ahli astronomi Amerika Percival Lovell (yang meramalkan adanya planet Pluto dan mengira orbitnya) mengatakan bahawa saluran yang dapat dilihat di permukaan planet merah hanya dapat dibangun oleh makhluk yang pintar. William Thomson (Lord Kelvin), yang mengembangkan skala suhu yang sempurna, pada akhir abad ke-19, menyarankan agar kehidupan dibawa ke planet kita oleh meteorit.
Tidak ada yang lebih terobsesi dengan idea-idea seperti ahli kimia Sweden Svante Arrhenius, yang menerima Hadiah Nobel pada tahun 1903 untuk karyanya dalam bidang elektrokimia. Menurut teorinya mengenai panspermia, spora bakteria yang tersebar di ruang dunia sejuk mampu menempuh jarak jauh dalam keadaan animasi yang ditangguhkan dan bersedia untuk terbangun jika mereka menemui planet yang ramah dalam perjalanan mereka. Dia tidak biasa dengan masalah radiasi kosmik yang mematikan.
Fred Hoyle mempromosikan beberapa versi hipotesis panspermia sehubungan dengan teorinya tentang alam semesta pegun, yang dijelaskan dalam Ch. 1. Hoyle menyatakan bahawa wabak seperti wabak selesema Sepanyol pada tahun 1918 disebabkan oleh kuman dari angkasa, dan hidung manusia telah berkembang untuk mencegah patogen dari angkasa memasuki badan.
Francis Crick (yang menerima Hadiah Nobel dalam Perubatan pada tahun 1962 bersama James Watson dan Maurice Wilkins untuk penemuan heliks ganda DNA) dan pengasas kimia prebiologi, Leslie Orgel, melangkah lebih jauh, menyokong gagasan bahawa kehidupan "diunggulkan" di Bumi oleh wakil-wakil dari luar angkasa yang sangat maju peradaban. Mereka memanggil hipotesis ini "panspermia terarah."
Penganut UFO, tentu saja, gembira mendapat Jeritan pemenang Nobel di kalangan penyokong mereka, dan penulis fiksyen ilmiah sentiasa bersedia untuk menggunakan idea-idea seperti ini. Terusan Martian Lovell mengilhami HG Wells hingga tahap tertentu dalam War of the Worlds yang terkenal, yang diterbitkan pada tahun 1898. Walaupun banyak saintis yang dihormati secara terbuka membantah idea panspermia, baik secara langsung atau tidak langsung, ada yang lebih berhati-hati.
Christian de Duve menulis: "Dengan penyokong terkenal seperti itu, hipotesis panspermia hampir tidak dapat ditolak tanpa analisis terperinci," walaupun pada kenyataannya, teori tersebut tidak mempunyai bukti yang meyakinkan. Kesimpulan ini dibuat pada tahun 1995, tetapi pada tahun berikutnya, seluruh dunia menjadi tajuk utama dengan pernyataan yang dibuat oleh NASA.
Laporan NASA berkaitan dengan salah satu batu karang yang ditemui pada tahun 1984 di Antartika. Sampel tersebut adalah serpihan meteorit yang disebut SNC (diucapkan "snix") - singkatan nama-nama tempat di mana tiga serpihan pertama ditemui, Shergotty - Nakhla - Chassigny. Pada sidang media yang didedikasikan untuk acara ini, sampel batu terletak di bantal baldu biru, dan ketua NASA Dan Goldin mengucapkan kepada mereka yang hadir dengan kata-kata: "Tidak hari ini atau esok kita akan tahu jika hanya ada kehidupan di Bumi," yang ternyata menjadi cara yang baik menarik perhatian wartawan.
Kemudian saintis NASA membincangkan apa yang pasti diketahui mengenai batuan ini. Kajian menunjukkan bahawa mereka terbentuk di Marikh kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu. Selama setengah bilion tahun, batu itu berada di bawah permukaan Marikh, tetapi setelah retakan muncul di permukaan Marikh akibat benturan meteor, batu itu terkena air. Kejadian baru berlaku dengan batu ini kira-kira 16 juta tahun yang lalu, ketika objek angkasa, mungkin asteroid, jatuh di Marikh, akibatnya serpihan kerak Mars dilemparkan ke ruang sekitarnya.
Setelah melakukan perjalanan di angkasa selama berjuta-juta tahun, serpihan ini jatuh ke Antartika hanya 16,000 tahun yang lalu. Kembali pada tahun 1957, penulis fiksyen ilmiah James Blish menerbitkan novel Cold Year, yang memfokuskan pada batu yang terdapat di Kutub Utara dan ternyata adalah sisa planet yang dimusnahkan oleh tentera Martian semasa perang dua dunia, yang membuat pahlawan itu berseru: "Sejarah alam semesta dalam sebuah kubus ais! " Kejadian di persidangan NASA kurang dramatik, walaupun surat khabar melakukan yang terbaik untuk mengetengahkan cerita.
Batu itu, yang ditemui oleh NASA, mengandungi karbonat yang serupa dengan yang terbentuk di planet kita dengan penyertaan bakteria. Turut dijumpai ialah sulfida besi halus dan mineral lain yang menyerupai sisa bakteria. Di samping itu, dengan menggunakan mikroskop elektron pengimbasan, struktur kecil dikenal pasti yang boleh menjadi sisa fosil bakteria Martian - mereka tenggelam begitu dalam sehingga tidak dapat terbentuk di Bumi.
Tidak mahu malu, pegawai NASA memiliki seorang saintis yang mengatakan struktur ini terlalu kecil untuk menjadi bakteria, dan karbonat nampaknya terbentuk pada suhu yang sangat tinggi yang tidak sesuai dengan kehidupan. Namun, ucapan skeptisnya sama sekali tidak dapat mencegah munculnya berita utama yang menjerit besar di akhbar: "Kehidupan di Marikh!"
Perbincangan seterusnya mengenai isu ini oleh para saintis berlaku berdasarkan terminologi ilmiah yang dapat menakutkan mana-mana wartawan. Masalahnya dapat diselesaikan jika salah satu awn fosil kecil itu dapat dibuka. Sekiranya kita menjumpai dinding sel, atau lebih baik lagi, pecahan sel, kita akan mendapat jawapan.
Malangnya, tidak ada metodologi yang dikembangkan untuk penyelidikan tersebut. Ketika jawapannya masih diterima, walaupun positif, banyak saintis mungkin akan mengatakan bahawa ini hanya membuktikan bahawa kehidupan dalam bentuk bakteria ada di Marikh, dan juga di Bumi. Ini tidak akan menjadi bukti bahawa kehidupan berasal dari Marikh dan dibawa ke planet kita (atau sebaliknya), dan tidak akan mengesahkan teori panspermia. Tetapi sekarang tidak lagi dapat dikatakan bahawa tidak ada alasan sama sekali untuk menganggap kemungkinan tersebut.
J. Malone
