Происхождение Жизни: Теория Панспермии

SiS с гордостью представляет победителей » 2008 интегрированной аспирантуры в области наук о жизни (IGP) науки и общества класса отличия премии.»Написанные в рамках курса по науке и обществу, эти статьи были выбраны факультетом IGP для публикации на SiS. В этом месяце мы представляем следующую работу аспиранта Сонали Джоши.

Как возникла жизнь на земле-это вопрос, над которым люди размышляли веками. Теории изобилуют, от тех, которые основаны на религиозной доктрине, до чисто научных, до других, которые граничат с научной фантастикой. Одна из возможностей, которая витает на этой границе, — это теория панспермии, которая предполагает, что жизнь на Земле возникла не на нашей планете, а была перенесена сюда откуда-то еще во Вселенной. Хотя эта идея может показаться прямо из научно-фантастического романа, некоторые данные свидетельствуют о том, что внеземное происхождение жизни не может быть такой уж далекой идеей.

Одним из аргументов в поддержку теории панспермии является появление жизни вскоре после периода сильной бомбардировки Земли, между 4 и 3,8 миллиардами лет назад. В этот период, по мнению исследователей, Земля пережила продолжительную и очень мощную серию метеоритных дождей. Однако самые ранние свидетельства существования жизни на Земле предполагают, что она существовала около 3,83 миллиарда лет назад, перекрывая эту фазу бомбардировки. Эти наблюдения показывают, что живые существа в этот период столкнулись бы с вымиранием, способствуя идее, что жизнь не возникла на Земле.

Однако для того, чтобы жизнь зародилась в другом месте Вселенной, на другой планете должна быть среда, способная ее поддерживать. Наше исследование Вселенной предполагает, что жизнь, какой мы ее знаем, будет иметь трудное время для выживания за пределами Земли. Но, важно отметить, что жизнь на Земле может выдержать многие экстремальные условия. Некоторые бактерии растут при температурах до 113°C. С другой стороны, микробы могут процветать при температурах до -18°C; многие могут сохраняться в жидком азоте при -196°C. Они также могут переносить высокие дозы ионизирующего и ультрафиолетового излучения, экстремальное давление и др. Эти наблюдения показывают, что трудно определить условия, благоприятствующие жизни, и затрудняют нам предсказание того, что жизнь уникальна для Земли.

Присутствие воды в другом месте Вселенной усиливает это. Марс, как полагают, содержал воду в прошлом. Большое волнение по поводу присутствия жизни на Европе, одной из лун Юпитера, было вызвано предположениями о том, что она может иметь подземные океаны. Однако, хотя вода необходима для жизни, с которой мы знакомы, ее присутствие не обязательно указывает на присутствие жизни.

Тот факт, что органическое вещество относительно распространено в космосе, также может поддержать идею внеземной жизни. Органическое вещество относится к веществу, состоящему из соединений, содержащих углерод. Все живое на Земле основано на углероде. Различные органические соединения были обнаружены в метеоритах, которые приземлились на землю, в том числе аминокислоты, которые являются строительными блоками белков (а белки являются основными компонентами всех живых клеток). Наличие углеродного вещества в метеоритах подтверждает возможность того, что жизнь на нашей планете могла прийти из космоса. Но, хотя жизнь на Земле состоит из органического вещества, само органическое вещество не считается жизнью.

Даже если внеземная жизнь действительно существовала, сторонники теории панспермии все равно должны были определить, как жизнь появилась на Земле. Лучшими кандидатами на роль «семян жизни» являются бактериальные споры, которые позволяют бактериям оставаться в спящем состоянии в отсутствие питательных веществ. Бактерии составляют около одной трети биомассы Земли и характеризуются своей способностью выживать в экстремальных условиях—тех, которые мы изначально считали неспособными поддерживать жизнь. В свете панспермии важный вопрос заключается в том, могут ли бактерии или бактериальные споры выжить в космосе.

Для решения этого вопроса ученые Немецкого аэрокосмического центра в Кельне разработали эксперименты с использованием российского спутника FOTON. Они смешивали бактериальные споры с частицами глины, красного песчаника, марсианского метеорита или имитировали марсианский грунт, чтобы сделать небольшие комки диаметром в сантиметр. Затем комки были выведены через спутник в открытый космос. После двух недель воздействия исследователи обнаружили, что почти все бактериальные споры, смешанные с красным песчаником, смогли выжить. Другое исследование показало, что бактериальные споры могли бы выжить в экстремальных условиях космического пространства в течение шести лет, если бы они были защищены от внеземного солнечного УФ-излучения. Это было бы возможно, если бы споры путешествовали внутри комет или метеоритов.

Однако межпланетные расстояния велики, поэтому время, которое бактериальные споры должны были бы провести в метеорите или комете, прежде чем попасть на планету-носитель, может варьироваться в миллионах лет. Два исследования, включающие выделение бактериальных спор, либо из брюшка вымерших пчел, сохраненных в янтаре, либо из включения рассола в старый кристалл соли из Пермской формации Саладо, показывают, что бактериальные споры могут оставаться жизнеспособными до 250 миллионов лет. Таким образом, бактериальные споры потенциально могут объяснить жизнь на земле.

Но есть ли бактериальные споры, плавающие в пространстве? Одно исследование было сосредоточено на тепловом излучении, испускаемом частицами пыли кометы Галлея, когда комета приближалась к Солнцу. Отпечаток излучения частиц удивительно хорошо соответствовал излучению бактерий, нагретых до повышенных температур – ни один материал, кроме бактерий, не соответствовал наблюдаемому спектру. Поскольку кометы, как известно, сталкивались с Землей в разных точках в прошлом, это наблюдение представляет собой интересный аргумент в пользу панспермии. Хотя это исследование не дает убедительных доказательств присутствия жизни в космическом пространстве, оно действительно повышает вероятность того, что наша галактика может быть усеяна бактериальными спорами.

Важно отметить, что гипотеза панспермии не дает никакого объяснения тому, как возникла жизнь, пришедшая на Землю. Даже если мы сможем показать, что жизнь на Земле была результатом панспермии, вопрос о том, где и как возникла жизнь, будет намного сложнее ответить. До сих пор наши знания о Солнечной системе предполагают, что жизнь уникальна для Земли, но по мере развития науки и техники нам придется модифицировать идеи, которые мы в настоящее время рассматриваем как факты. Остается выяснить, имеют ли вопросы о происхождении жизни на Земле и о происхождении жизни во Вселенной один и тот же ответ.

https://helix.northwestern.edu/article/origin-life-panspermia-theory

Ссылка на основную публикацию