Κάποιοι επιστήμονες εικάζουν εδώ και καιρό ότι η ζωή δεν ξεκίνησε στη Γη αλλά στο διάστημα. Σύμφωνα με μια νέα δημοσίευση [Lei Feng, ‘Possibilities for methanogenic and acetogenic life in molecular cloud’], η ζωή θα μπορούσε να προέρχεται από τα διαγαλαξιακά νέφη αερίων, τα επονομαζόμενα μοριακά νέφη.

Τα αρχαιότερα επιβεβαιωμένα ίχνη ζωής είναι οι βιοδομές που ονομάζονται στρωματόλιθοι, δηλαδή στρώματα πετρωμάτων που περιέχουν υπολείμματα μονοκύτταρων οργανισμών. Αυτοί οι οργανισμοί πιστεύεται ότι ήταν είτε φύκια είτε κάποιο είδος βακτηρίων και οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι δημιουργήθηκαν πριν από περίπου 3.5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Η Γη σχηματίστηκε πριν από 4.6 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου, αλλά όταν σχηματίστηκε ήταν πολύ θερμή και χωρίς στερεό φλοιό, οπότε η εμφάνιση ζωής σ’ αυτές τις συνθήκες ήταν αδύνατη. Όμως σχετικά νωρίς, μετά από περίπου μισό δισεκατομμύρια χρόνια από την «γέννησή» της, η Γη ψύχθηκε αρκετά και η επιφάνειά της έγινε εν μέρει στερεή. Αν και υπήρχαν ακόμη συχνές εκρήξεις ηφαιστείων, οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι εμφανίστηκε ζωή αφού η θερμοκρασία στη επιφάνειά της είχε πέσει κάτω από 100 ^οC.
Τότε, η σύσταση της γήινης ατμόσφαιρας ήταν πολύ διαφορετική από την σημερινή, με υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και αζώτου, υδρατμούς και τοξικά αέρια που απελευθερώνονταν κατά τη διάρκεια της ηφαιστειακής δραστηριότητας. Και πέρα από την τοξική ατμόσφαιρα, υπήρχαν επίσης συχνές πτώσεις μετεωριτών.

Με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία, οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι η εμφάνιση ζωής στη Γη πραγματοποιήθηκε πριν από 4,1 έως 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά το πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη είναι ένα από τα μεγάλα άλυτα προβλήματα της επιστήμης. Κατά κάποιο τρόπο, όλη αυτή η ανόργανη ύλη θα έπρεπε να έχει συνδυαστεί προς συνθετότερη οργανική ύλη και αυτο-αναπαραγόμενα μόρια που θα μπορούσαν να προσαρμοστούν στο περιβάλλον τους και μετά από μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, να εξελιχθούν στις σημερινές μορφές ζωής.

Αλλά πώς ακριβώς έγινε αυτό; Κανείς δεν ξέρει.

Ανατρέχοντας πίσω στο παρελθόν, στο διάσημο πλέον πείραμα των Stanley Miller και Harold Urey το 1952, μια πρώτη ιδέα ήταν ότι οι κεραυνοί «άναψαν την σπίθα της ζωής». Οι Miller και Urey δημιούργησαν ένα κλειστό σύστημα από δύο γυάλινες φιάλες και το γέμισαν με αέρια προσομοιώνοντας την ατμόσφαιρα της αρχέγονης Γης. Στη συνέχεια προκάλεσαν ηλεκτρικούς σπινθήρες σαν τους κεραυνούς που υπέθεταν ότι ήταν άφθονοι στην αρχέγονη Γη. Μια εβδομάδα αργότερα, διαπίστωσαν ότι η φιάλη τους περιείχε αρκετά αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών.

Το αποτέλεσμα του πειράματος ενθουσίασε τους πάντες και για ένα σύντομο χρονικό διάστημα οι επιστήμονες γεμάτοι ενθουσιασμό, πίστευαν ότι το πρόβλημα είχε λυθεί. Στη συνέχεια όμως, άλλοι ερευνητές επεσήμαναν ότι η ατμόσφαιρα της αρχέγονης Γης ήταν διαφορετική, οπότε το πείραμα δεν προσομοίαζε σωστά το παρελθόν της Γης. Κάποιοι άλλοι υποστήριξαν ότι ίσως παρερμηνεύουμε κάποια από τα δεδομένα, ή ότι μπορεί η ζωή να εμφανίστηκε σε υποβρύχια ηφαίστεια, ή σε υδροθερμικές πηγές, ή ότι κάποια ζωτικά συστατικά προήλθαν από μετεωρίτες κ.λπ.

Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ζωντανούς σε μερικά από τα πιο απίθανα μέρη στη Γη – από υδροθερμικές πηγές στα έγκατα των ωκεανών μέχρι τους παγετώνες της Ανταρκτικής. Η ζωή δείχνει να είναι απροσδόκητα ανθεκτική και μπορεί να επιβιώσει σε απίστευτα δύσκολες συνθήκες. Έχουν επίσης βρει τα δομικά στοιχεία της ζωής, τα αμινοξέα, στο εσωτερικό των μετεωριτών και στο απώτερο διάστημα. Αυτό οδήγησε στην ιδέα ότι η πρώτη ζωή στον πλανήτη μας μπορεί έφτασε πλήρως σχηματισμένη από το διάστημα.
Έτσι προέκυψε η θεωρία της πανσπερμίας, σύμφωνα με την οποία η ζωή υπάρχει στο σύμπαν, και μεταφέρεται μέσω μετεωροειδών, αστεροειδών, κομητών, πλανητοειδών, ή και με διαστημόπλοια μέσω της ακούσιας μόλυνσης από μικροοργανισμούς.

Η υπόθεση της πανσπερμίας υποστηρίζει ότι η μικροσκοπική ζωή, όπως τα ακραιόφιλα, μπορεί να επιβιώσει στις αφιλόξενες συνθήκες του διαστήματος και ότι παγιδεύεται στην ύλη που εκτοξεύεται στο διάστημα μετά από συγκρούσεις μεταξύ πλανητών και άλλων σωμάτων ηλιακών συστημάτων που υπάρχει ζωή. Μερικοί μάλιστα το παρατραβάνε λέγοντας ότι η ζωή εξαπλώθηκε σκόπιμα από εξωγήινους σε όλο το σύμπαν.

Κι έτσι φτάνουμε στην προαναφερθείσα δημοσίευση του Lei Feng, που εξετάζει την πιθανότητα η ζωή στη Γη να προήλθε από μοριακά διαγαλαξιακά νέφη. Τα μοριακά νέφη είναι πυκνά νέφη αερίου και σκόνης στο διαστρικό διάστημα όπου σχηματίζονται νέα άστρα. Αυτά τα νέφη πιστεύεται ότι αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο, αλλά γνωρίζουμε από φασματικές αναλύσεις ότι κι άλλα χημικά στοιχεία μπορούν επίσης να σχηματιστούν εκεί. Αυτό κάνει τα μοριακά νέφη καλούς υποψηφίους για την προέλευση της ζωής στο διάστημα.
Τα μοριακά νέφη θα μπορούσαν να διατηρήσουν τη ζωή με τη μορφή μεθανογόνων ή ακετογόνων βακτηρίων που παράγουν μεθάνιο και οξικό οξύ ως υποπροϊόντα. Αυτά θα μπορούσαν να είναι οι πρόδρομοι για τη ζωή της Γης, σύμφωνα με την δημοσίευση.

Το κύριο πρόβλημα με τη ζωή στα μοριακά νέφη σχετίζεται με την χαμηλή θερμοκρασία τους που φτάνει στους 10 K ή -263 ^oC. Αυτή είναι εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία, ακόμη και για τα ακραιόφιλα της Γης. Δεν υπάρχει επίσης στερεή επιφάνεια, αλλά αυτό μάλλον δεν είναι απαγορευτικό για τη ζωή. Δεδομένου ότι το υδρογόνο βρίσκεται σε υγρή κατάσταση σε θερμοκρασίες μεταξύ 13,99 Κ και 20,27 Κ, αν υποθέσουμε ότι η ζωή στα μοριακά νέφη έχει παρόμοια δομή με τα γνωστά μας κύτταρα που χρειάζονται νερό για τις μεταβολικές τους δραστηριότητες, το υγρό υδρογόνο των μοριακών νεφών θα μπορούσε να παίξει τον ίδιο ρόλο που παίζει το νερό για τη ζωή στη Γη. Μια κατάσταση υγρού υδρογόνου είναι ένα ιδανικό διάλυμα για βιοχημικές αντιδράσεις παρόμοιες με το υδάτινο περιβάλλον των κυττάρων στη Γη.

Επιπλέον, για να υπάρξει και να διατηρηθεί η ζωή απαιτείται ενέργεια. Η ζωή στη Γη βασίζεται σχεδόν εξ ολοκλήρου στην ενέργεια του ηλιακού φωτός, ενώ τα μοριακά νέφη είναι ψυχρά και σκοτεινά μέρη. Από πού θα μπορούσαν να αντλήσουν την απαιτούμενη ενέργεια οι ζωντανοί οργανισμοί που πιθανόν αναπτύσσονται στα μοριακά νέφη; Σε μια προηγούμενη εργασία του ο Lei Feng [Cosmic ray-driven bioenergetics for Life in Molecular Clouds and the Origin of Chemiosmosis] υποστηρίζει ότι η απαραίτητη βιοενέργεια προκύπτει από τον ιονισμό των μορίων υδρογόνου από τις κοσμικές ακτίνες και την προκύπτουσα χημειώσμωση.

Η ζωή και η αναπαραγωγή απαιτούν μετασχηματισμό ενέργειας. Η ζωή στη Γη βασίζεται στην αναπνοή. Η αναπνοή μπορεί να είναι είτε αερόβια είτε αναερόβια, δηλαδή χρησιμοποιεί είτε οξυγόνο είτε άλλον δέκτη ηλεκτρονίων. Τα μεθανογόνα βακτήρια ήταν από τις πρώτες μορφές ζωής στη Γη και παράγουν μεθάνιο ως υποπροϊόν σε συνθήκες υποξίας (έλλειψη οξυγόνου). Με αυτή τη διαδικασία, παράγουν την ελεύθερη ενέργεια που απαιτείται για τη ζωή. Οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν αν τα μεθανογόνα θα μπορούσαν να ζουν στον δορυφόρο του Κρόνου Τιτάνα. Άραγε θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε μοριακά νέφη;

Σύμφωνα με τον Feng, οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η μεθανογένεση στα μοριακά νέφη παράγει αρκετή ελεύθερη ενέργεια και να τροφοδοτήσει την μεθανογόνο ή ακετογόνο ζωή, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει στο κοινό προγονικό κύτταρο LUCA (Last Universal Common Ancestor) από το οποίο προκύπτουν οι πολυπλοκότερες μορφές ζωής.

πηγές:
1. Possibilities for methanogenic and acetogenic life in molecular cloud – https://arxiv.org/abs/2311.14291
2. Could life exist in molecular clouds? https://phys.org/news/2023-12-life-molecular-clouds.html
3. Στην ενδιαφέρουσα και αντισυμβατική ιδέα του Feng αναφέρεται το βίντεο της Sabine Hossenfelder που ακολουθεί:

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΔΙΑΣΤΗΜΑ, ΕΞΩΓΗΙΝΗ ΖΩΗ

Ετικέτες: PHYSICS