Mokslo sriuba: Žemės susidarymas ir gyvybės atsiradimo paslaptys
Pastaruoju metu klimato kaitos problema viešajame diskurse iššaukia gana stiprias emocijas. Tačiau kaip mes iš tikrųjų sužinome, kad klimato kaita vyksta? O kaip prie to prisideda žmogaus ūkinė veikla? Šiandieninėje žiniasklaidoje neįmanoma išvengti diskusijų apie klimato kaitą, ir tai greičiausiai yra gerai, jei mums bent kiek rūpi žmonijos ateitis. Klausimas, ar vykstantys klimato pokyčiai yra sukelti žmogaus, vis dar kelia ginčus ir dažnai išnaudojamas politinėse kovose, nepaisant plačiai pripažįstamo mokslininkų sutarimo. Norint suprasti klimato kaitos procesus, būtina pažvelgti į Žemės susidarymo istoriją ir gyvybės atsiradimo paslaptis.
Klimato kaitos tyrimai: Ledynų vaidmuo ir kosminė radiacija
Atmosferos, vandenynų, Žemės paviršiaus ir kriosferos (ledynų ir ledo dangų) sąveikos sudaro labai sudėtingas sistemas. Tad suprasti jose vykstančius procesus, modeliuoti jų vyksmą ir daryti patikimas prognozes apie būsimus klimato pokyčius yra didelis iššūkis. Kalbant apie praeities klimatą negalima apsieiti ir be ledynų. Tikriausiai pastebėjote, kad jie dažnai minimi diskusijose apie klimato kaitą. Ledynai yra svarbūs dėl daugelio priežasčių: jie reguliuoja regioninius mikroklimatus, tarnauja kaip gėlo vandens šaltiniai, o jų išnykimas, kaip kad Anduose, gali sukelti sausras tose vietovėse, kurios anksčiau buvo drėgnos ir derlingos.
Turbūt girdėjote apie ledynų kernus, išgautus gręžiant kilometrų storio Antarkties ir Grenlandijos ledynų sluoksnius. Tačiau šie duomenys pateikia tik labai apibendrintą visos planetos vaizdą, o juk ji yra didelė ir įvairi. Ar gali būti, kad skirtingi žemynai, veikiami vietinių atmosferos ir vandenynų srovių, patyrė skirtingus klimatinius pokyčius? Ledynai sutinkami visuose žemynuose, net netoli ekvatoriaus Kolumbijoje ir Ekvadore, kur jie paplitę didesniame nei 5000 metrų aukštyje. Jų augimas ar tirpimas yra puikus vietinio klimato pokyčio rodiklis. Tačiau kaip mes galime tirti ledynų pokyčius, kurie įvyko daugiau nei prieš kelis šimtmečius, t. y. Galbūt nustebsite, tačiau čia į pagalbą ateina kosminė radiacija.
Tai - nuolatinis dalelių srautas, kurį sudaro protonai, neutronai, įvairūs atomų branduoliai bei platus subatominių dalelių spektras. Šios dalelės kilusios iš Saulės ir supernovų - sprogusių žvaigždžių, išsibarsčiusių visoje Visatoje. Kai kurios jų sprogo gilioje kosminėje praeityje, tačiau jų poveikis vis tiek jaučiamas dar ir šiandien. Kai šis dalelių „lietus“ susiduria su atomais atmosferoje ir Žemės paviršiuje, jis sukelia branduolines reakcijas. Įsivaizduokite, kad į ką nors atsitrenkę lietaus lašai suskyla į mažesnius lašelius, tuo tarpu kiti lašeliai sugauna šiuos atskilusius fragmentus ir tampa dar didesni. Pavyzdžiui, iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad kalnų slėnyje ramiai gulintis uolienos luitas, savo sudėtyje turintis kvarco, praktiškai nereaguoja į jokius išorinius veiksnius. Tačiau iš tikrųjų jis yra pastoviai veikiamas minėto kosminio „lietaus“. Kuo ilgiau tai trunka, tuo daugiau kvarce esančių deguonies-16 izotopo atomų (kurie turi iš viso šešiolika protonų ir neutronų) branduolinės reakcijos metus yra suskaidomi į lengvesnius berilio-10 izotopus (kurie turi iš viso dešimt protonų ir neutronų). Berilio-10 ypatybė yra ta, kad jis natūraliai nesiformuoja Žemėje jokiomis kitomis sąlygomis, o tiktai veikiant kosminei spinduliuotei.
Ledynas, net ir kalnų ledynas, paprastai būna bent keliasdešimt metrų storio - t. y. pakankamai storas, kad visiškai apsaugotų po juo esančią uolieną nuo kosminės radiacijos. Kai ledynas juda, jis ardo žemiau esančias uolienas, įtraukdamas ir pernešdamas jų fragmentus, įskaitant ir kvarcą. Kai ledynas galiausiai sutirpsta, Žemės paviršiuje atsidūręs kvarcas staiga tampa pažeidžiamas kosminio spinduliavimo, ir jame pradeda kauptis berilis-10. Matuodami pastarojo koncentraciją mokslininkai gali nustatyti, kiek laiko tiriamoji uoliena buvo veikiama kosminio „lietaus“, t. y. Didžiulį berilio-10 matavimų potencialą tiriant ledynų paliktas nuogulas, mums žinomas kaip morenos, mokslininkai pripažino pradedant 1990-aisiais.
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Nuo to laiko intensyvūs tyrimai leido mokslininkams rekonstruoti ledynų pulsacijas visame pasaulyje, atsekant jų didžiausius pokyčius, įvykusius per šalčiausią paskutinio ledynmečio fazę, buvusią maždaug prieš 16 000-25 000 metų. Šiuo metu, pasinaudojant kosminės radiacijos pagrindu sukurtais metodais, yra intensyviai datuojamos ledynų paliktos morenos visame pasaulyje. Šiuo laikotarpiu skirtinguose Žemės pusrutulio dalyse ledynai vystėsi nepriklausomai ir gana skirtingai. Šiaurės pusrutulyje ledynai laikotarpiu tarp 11 000 ir 8000 metų prieš dabartį tirpo ir traukėsi, daugelis jų buvo mažesni nei kad jie yra šiandien. Laikotarpiu, prasidėjusiu apie 4000 metų prieš dabartį ir vadinamu neoglacialu, ledynai aukštosiose (pvz. Aliaskoje ir Skandinavijoje) ir vidutinėse platumose (pvz. Alpėse) vėl pradėjo plėstis.
Reikšmingas ledynų atsitraukimas įvyko, pavyzdžiui, per šiltąjį periodą, trukusį nuo Viduramžių pradžios iki maždaug 1250-ųjų metų. Tropinių Andų ledynai atspindėjo ledynų evoliuciją Skandinavijoje ir Grenlandijoje dėl, tikėtina, dominuojančio Atlanto vandenyno srovių poveikio šiose srityse. Tačiau Azijos musonų poveikio zonoje (pvz., Himalajuose) ledynai ir toliau traukėsi iki maždaug 3000 metų prieš dabartį. Pietų pusrutulyje reikšmingas ledynų atsitraukimas įvyko tarp 11 000 ir 9000 metų prieš dabartį. Tačiau, per palyginti šiltą laikotarpį šiaurės pusrutulyje, tarp 8000 ir 4000 metų prieš dabartį, daugelyje vietų buvo pastebima priešinga tendencija - ledynai plėtėsi Patagonijoje ir Vakarų Antarktidoje. Tuo tarpu ledynai Rytų Antarktidoje greitai tirpo ir traukėsi, tuo bylodami apie sudėtingą vandenynų srovių ir atmosferos cirkuliacijos sąveiką šioje pasaulio dalyje. Taigi, ledynus skirtinguose pasaulio regionuose dažnai įtakojo nepriklausomos, o neretai net visiškos priešingos, tendencijos. Laikotarpiu tarp 8000 ir 4000 metų prieš dabartį šie skirtumai buvo susiję, greičiausiai, su Žemės orbitos svyravimais, lėmusiais Saulės energijos pasiskirstymo pokyčius tarp pusrutulių. Vandenynų ir atmosferos cirkuliacija, įskaitant musonus, taip pat vaidino svarbų vaidmenį.
Mažasis ledynmetis, trukęs maždaug nuo 1250-ųjų iki 1850-ųjų metų, paskatino ledynų suaktyvėjimą, tad kai kurie ledynai pasiekė didžiausią savo paplitimą per pastaruosius 12 000 metų. Geologiniai tyrimai rodo, kad šis sinchroniškas pasaulinis ledynų tirpimas ir traukimasis neturi precedento per pastaruosius kelis tūkstančius metų, išskyrus paskutiniojo ledynmečio pabaigą. Tačiau, skirtingai nei dabartinis atšilimo etapas, ledynmečio perėjimo į tarpledynmetį (holoceną) laikotarpis turėjo gerai suprantamas priežastis, susijusias su planetos orbitos pokyčiais.
Kosminių amžiaus nustatymo metodų ribotumai
Taikant kosminius amžiaus nustatymo metodus yra tam tikra tikimybė, kad kvarce nustatytas berilis-10 gali būti susijęs su kokiu nors ankstesniu kosminės radiacijos poveikiu tiriamai uolienai. Pavyzdžiui, galimas atvejis, kai kvarcu turtinga uoliena paskutiniojo ledynmečio metu suformuotoje morenoje jau anksčiau buvo paveikta kosminės radiacijos, t. y. dar prieš atslenkant paskutiniojo apledėjimo ledynui, per ankstesnį tarpledynmetinį, kuris baigėsi maždaug prieš 100 000 metų. Tokiu atveju, kai kurie iš šių „paveldėtų“ berilio-10 izotopo atomų galėjo išlikti kvarce iki pat mūsų dienų. Berilis-10 yra radioaktyvus izotopas ir jo gyvavimo pusperiodis yra maždaug 1,4 milijono metų, o tai reiškia, kad dar daug berilio-10 atomų galėjo išlikti nesuirusių per minėtų 100 000 metų laikotarpį. Tačiau čia į pagalbą ateina radioaktyvusis anglies-14 izotopas, dar vadinamos radiokarbonu. Buvo nustatyta, kad radiokarbonas taipogi susidaro kvarce per panašų kosmogeninį procesą kaip ir berilio-10 izotopas. Tačiau jo gyvavimo pusperiodis trumpesnis - apie 5730 metų, tad visi radiokarbono atomai iš ankstesnio tarpledynmečio būna jau seniai suirę. Naujausia ledynų morenų datavimo tendencija - iš naujo analizuoti anksčiau ištirtus berilio-10 mėginius, siekiant nustatyti radiokarbono kiekį juose.
Geologų indėlis į klimato kaitos tyrimus
Geologai visuomenei teikia žinias apie gamtinius išteklius - ar tai būtų kuras branduolinėms elektrinėms, žinios apie žemės gelmes įvairiems statybų projektams, naftos ir dujų gavyba, ar net geriamojo vandens paieškos. Tačiau vienas iš jų svarbiausių indėlių klimato kaitos eroje yra Žemės praeities gamtinių sąlygų atkūrimas. Suakmenėjusių gyvūnijos bei augalijos liekanų (fosilijų) tyrimai taip pat atlieka svarbų vaidmenį atkuriant paleoklimatą. Analizuodami mikrofosilijas, tokias kaip foraminiferas iš senovinių jūrų nuosėdų, arba ežerų bei pelkių nuosėdose sutinkamas žiedadulkes ir diatomėjas, mokslininkai gali rekonstruoti praeities aplinkos sąlygas. Stabilių deguonies ir anglies izotopų santykis fosilijose (pvz., koralų skeletuose) gali atskleisti metinį kritulių kiekio ir temperatūros svyravimą net ir tūkstančių metų senumo fosilijose.
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
Žvaigždės ir Saulės sistemos susidarymas
Žvaigždės - tai plačiausiai ištyrinėti dangaus kūnai. Žvaigždės gimsta dulkių debesyse, kurios yra išsibarsčiusios daugumoje galaktikų, tokių kaip mūsų Paukščių takas, Andromeda, Oriono ūkas. Šių debesų gilumoje vyksta turbulencija (turbulencija - skysčių ir dujų judėjimo būdas, kuriam yra būdingas chaotiškumas, sūkurių buvimas), todėl dėl gravitacijos susidaro pakankamos masės mazgai, prie kurių dulkės ir dujos pradeda byrėti jau savaime viena prie kitos. Besisukantys debesys, suskylant dulkėms ir dujoms, gali susiskaidyti į du ar tris debesėlius. Mūsų Saulės dydžiui prilygstančiai žvaigždei subręsti prireiktų apie 50 milijonų metų nuo gimimo. Mokslininkų spėjimais, mūsų Saulė „suaugusio asmens“ būsenoje išliks net 10 milijardų metų! Įsivaizduokime, kad mūsų dienos šviesa (Saulė) sveria apie 100 tonų ir paviršiaus temperatūra siekia apie 10 tūkstančių Kelvinų. Kuo didesnė žvaigždė, tuo jos gelmėse aukštesnė temperatūra ir sparčiau „dega“ vandenilis. Todėl tokia žvaigždė trumpiau ir gyvens. Bet pačios didžiausios, pralenkiančios mūsų Saulę, gyvena milijardus metų.
Žvaigždžių evoliucija ir mirtis
Įsivaizduokime, kad žvaigždės gyvenimas baigsis už 24 valandų. Taigi iki jos žūties žvaigždės šerdis jau bus sulydžius visą vandenilį. Jos visi procesai būna tokie nestabilūs, kad vienąkart jie dega, o kitą tiesiog „miršta“. Vidutinių dydžių žvaigždės tampa Baltosiomis Nykštukėmis. Šių žvaigždžių išorinių sluoksnių „išstūmimo“ - naikinimo procesas vystosi iki visiško šerdies atvėrimo. Nors šerdis yra negyva, bet jų labai karštas „pelenas“ ir yra vadinamas Baltąja Nykštuke. Jos prilygsta mūsų Žemės dydžiui, jose laikosi visa jos masė. Tai suglumino astronomus - kodėl jos šerdis toliau nenyksta? Kas veikia jos masę? Atsakymas į šį klausimą slypėjo Kvantinėje mechanikoje.
Jei dvejetainėje ar didesnėje žvaigždžių sistemoje susiformavusi Baltoji Nykštukė, ji gali virsti Nova. „Nova“ iš lotynų kalbos išvertus reiškia mums paprastą žodį - „nauja“. Senovėje taip ir buvo manyta, kad tai yra naujos susidariusios žvaigždės. Šių dienų mokslininkai aiškina šį terminą kaip labai senos žvaigždės. Jeigu pagrindinės sekos žvaigždė viršys aštuonias Saulės mases, jos mirtis bus supergalingas sprogimas. Toks žvaigždės evoliucijos galas vadinamas Supernova. Pati Supernova yra tik didesnė Nova. Novos „mirties“ laiku sprogsta tik išorinis sluoksnis, o Supernovos - visa jos sandara, įskaitant šerdį. Geležies susidarymas jų branduoliuose priklauso nuo branduolinių reakcijų. Taigi, šerdis gavusi pakankamai geležies, kad ją panaudotų branduolio sintezes procesui. Bet kai prasideda sintezės procesas, energijos ji negamina - atvirkščiai - sunaudoja iš neturėjimo kaip išlaikyti šerdį.
Neutroninė žvaigždė - labai mažų žvaigždžių tipas bei viena iš paskutiniųjų evoliucijos stadijų. Matmenimis ji siekia kelias dešimtis kilometrų, o masė tarp 1,4 iki 3 Saulės masių. Jeigu Supernovos centre yra nuo 1,4 iki 3 Saulės masių, jos nykimas tęsiasi tol, kol elektronai ir protonai susijungia, sudaro neutronus ir taip sukuria neutroninę žvaigždę, kuri yra nepaprastai tanki, netgi panaši į atominio branduolio tankį. Visa mums įprasta materijos medžiaginė įvairovė pranyksta, virsta vienarūše subatomine dalele. Kadangi joje slypinti didžiulė masė yra „supakuota“ į tokį mažą tūrį, todėl jos paviršiaus trauka, t.y. gravitacija, yra didžiulė.
Pulsarai apibūdinami kaip periodiškai kintančių šviesos, gama ir rentgeno spindulių šaltinis kosmoso platybėse. Periodas kinta palygintinai greitai, nuo 1,4 milisekundės iki 8,5 sekundžių. Yra net ir tokių Pulsarų, jog šių pulsavimas prilygsta atominiam laikrodžiui. Pavadinimas kilęs iš dviejų žodžių „pulsuojanti žvaigždė“. Yra pulsaras, kuris apsisuka net 642 kartus per 1 sekundę, tai PSR 1937 + 214. O Magnetaras nuo pulsaro skiriasi ypač stipriu magnetiniu lauku ir ypatingu elektromagnetiniu spinduliavimu, tiek Gama, tiek Rentgeno srityse. Magnetarais tampa tik už mūsų Saulę masyvesnės žvaigždės. Jo magnetinis laukas stipriai veikia ją pačią ir ant jos krentančios medžiagos plazmą. Magnetarai yra žinomi tik du.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
Dulkės ir šiukšlės, kurias paliko novos ir supernovos, ilgainiui susimaišo su aplinkinėmis tarpžvaigždinėmis dujomis ir dulkėmis, praturtindamos jas sunkiaisiais elementais bei cheminiais junginiais, susidarančiais per žvaigždžių mirtį. Galų gale šios medžiagos yra „perdirbamos“, sukuriant naujos kartos žvaigždžių ir lydinčių planetų sistemų pamatus. Taip prieš 4,57 mlrd. metų gimė mūsų Saulės sistema. Dabartinių mokslininkų teigimu, mūsų Saulė - „pusamžė dama“ - mirs labai tolimoje ateityje, maždaug už 5 mlrd. metų. Iš pradžių atvėsusi išsipūs ir pavirs Raudonąja milžine. Saulės paviršiaus ribos taip išsiplės, kad ji „praris“ Merkurijų, Venerą, o tikėtina ir Žemę. Toliau vėsdama Saulė vėl ims trauktis tol, kol taps Baltąja nykštuke - nepaprastai tankiu objektu, kurio masė prilygs pusei dabartinio šviesulio, o dydis prilygs dabartinės Žemės dydžiui.
Gyvybės atsiradimo paslaptys
Per 4,5 milijardus metų Žemės istorijos, mums pažįstama gyvybė radosi vos vieną kartą. Visų mūsų planetos gyvų organizmų chemija tokia pati ir gali būti atsekta iki paskutiniojo visuotinio bendro protėvio LUCA - (last universal common ancestor). Ar tikrai? Paprasti biologų eksperimentai, kuriais siekiama atkurti ankstyviausius gyvybės susidarymo momentus, tokią prielaidą paneigia. O iš to kyla dar labiau intriguojanti perspektyva. Užuot susikūrusi vos kartą kažkokiame chemiškai palaimintame pirmykščiame tvenkinyje, gyvybė galėjo turėti daugybę pradžių. Ji galėjo prasidėti ir vystytis daugybe skirtingų formų šimtus ir tūkstančius metų, ir tapti tuo, ką matome dabar, visoms kitoms formoms išnykus per pirmąjį Žemės visuotinį išmirimą. Čia derėtų paaiškinti, kad kalbama apie gyvybę, buvusią gerokai anksčiau, nei atsirado augalai, gyvūnai, ar mikrobai. Keliaujame į pačią pradžią, kai „gyvybės“ apibrėžimą atitiko tik molekulinės mašinos. Ir net tada, be kūno, organų ir ląstelių, supaprastinus iki esminių reakcijų, reikalai atrodo velnioniškai sudėtingi. O jei gyvybė buvo paprasta?
Gyvybės atsiradimo teorijos
Per ilgą laiką žmonės pradinių komponentų susidarymą aiškino įvairiomis išorinėmis jėgomis. Garsiuosiuose praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje rengtuose Urey’aus-Millerio eksperimentuose, veiksmą pastūmėdavo elektros išlydis, mėgdžiojantis žaibą, trenkiantį į vandenį (žr. „Perkūnas iš giedro dangaus“). Vėliau chemikai gyvybės atsiradimo problemos ėmėsi metodiškiau. Suskirstydami pačią pradžią į komponentų stadijas (žr. „Keturi žingsniai“), jie nuvalo misticizmo apnašas nuo pirminio gyvybės atsiradimo. Jų atradimai rodo visiškai kitokią pradžią. Filypui Hplidžeriui (Philipp Holliger) iš Kembridžo, JK, Molekulinės MRC laboratorijos, gyvybę nuo negyvybės skiria genetinis kodas. „Biologija turi atmintį, o chemija neturi,“ sako jis. Daugelis biologų pritaria gyvybės atsiradimo RNR pasaulyje hipotezei, skelbiančiai, kad iki DNR, šią informaciją pernešė artima jos giminaitė RNR. Abi molekulės yra ilgos pasikartojančių nukleotidų „raidžių“ grandinės. Tomas Karel (Thom Carell), biomolekulinės chemijos ekspertas iš Liudvik Maksimiljan (Ludwig Maximilian) universiteto Miunchene, Vokietijoje, paskelbė, kad jo komandai pavyko rasti labai paprastą kai kurių iš šių blokų gamybos būdą iš medžiagų, kurių ankstyvojoje Žemės vystymosi stadijoje netrūko. „Daug nereikia - pakanka vandenilio cianido, amoniako ir skruzdžių rūgšties, ir štai, prašom,“ sako jis. Carelio statybiniai blokai yra dabar ląstelėse randamų statybinių blokų prekursoriai, tai reiškia, kad jie beveik, nors ir ne visai, užbaigti. Net ir šiuo atveju, jo reakcijos rodo, kad RNR pasaulis galėjo susikurti santykiniai paprastai. „Tai yra mūsų darbo grožis. Iš tiesų nereikia jokių ypatingų sąlygų. Taigi, turime kodo raides, nors iš laisvai plaukiojančių raidžių menka nauda. Tačiau kita stadija gali būti nesunki.
Prieš dvidešimt metų, britas chemikas Leslis Orgelas (Leslie Orgel) parodė, kad vos pradėję formuotis RNR statybiniai blokai spontaniškai jungiasi į grandines. Tereikėjo molio. Tačiau iki gyvybės dar toloka. Kodas naudingas tik jeigu jis veikia kaip gamybos šablonas tokioms medžiagoms, kaip baltymai - visų gyvų sutvėrimų statybinėms medžiagoms ir varikliams. Mūsų kūnuose šis vyksmas vadinamas genų ekspresija, ir tai - neišpasakytai sudėtingas procesas, vykstantis, prižiūrint sudėtingoms molekulinėms mašinoms. Labai menkai tikėtina, kad jis galėjo tiesiog šiaip sau išsivystyti pirmykščiame purve. Kaip visa tai nuveikti ankstyviausioms gyvybėms formoms? Michaelis Jarusas (Michael Yarus) iš Kolorado valstijos universiteto Boulderyje mano žinantis sprendimą. „Kelis metus praleidome gamtoje, atlikdami eksperimentus,“ - sako ji. Galiausiai jo komanda aptiko stulbinamai paprastą reakciją, kuri, pasak jų, primena labai rudimentinę genų ekspresiją. Maišydami pasikartojančias RNR gijas vandenyje su laisvai plaukiojančiomis RNR raidėmis, jie išsiaiškino, kad raidės spontaniškai susirikiuodamos, formuoja naujas molekules. O pradinė RNR gija veikė kaip šablonas. Dabar kofermentų atsakomybei, iš esmės, palikta tik pagalba kitiems, didesniems fermentams, atlikti savąjį darbą, bet galbūt jie yra ankstyviausių gyvybės stadijų reliktai. Daugelis jų sudaryti iš tų pačių komponentų, kaip RNR ir DNR. „Galima pagrįstai teigti, kad jie - molekulinės fosilijos,“ - sako Holidžeris. Kaip ir Carello RNR komponentų atveju, šios reakcijos vyksta gan lengvai. „Nereikia magijos, nereikia egzotiškos chemijos. Užtenka to, kas guli po ranka praktiškai kiekvienoje chemijos laboratorijoje ir galima iškart imtis genų ekspresijos“. Jo eksperimentuose galima išvysti „nenutrūkstamą kilmės liniją iki pat pradinio įvykio“. Vėlgi, taip gali ir nebūti.
Džekas Šostakas (Jack Szostak), chemikas evoliucionistas iš Harvardo medicinos mokyklos sako įtariantis, kad tokie kofermentai kaip NAD, galėjo susiformuoti vandenyje spontaniškai, be RNR šablonų. Jei tai tiesa, Jaruso teiginiai, kad jis atkūrė genų ekspresijos prekursorių, yra ne tokie stiprūs. Šostakas atsargiai vertina ir Carello reakcijas, sakydamas, kad jos nebūtinai veikė ankstyvojoje Žemėje. „Tai tik žingsnis, ne galutinis atsakymas.“ - sako jis Kaip bebūtų, Šostakas turi ir ką pasiūlyti į dėlionę. Paklauskit ko nors, kokios, jų nuomone, svarbiausios gyvybės savybės ir anksčiau ar vėliau dauguma paminės „reprodukciją“. Gyvi sutvėrimai daro savo pačių kopijas, inertiški daiktai, tarkime, akmenys, to nedaro. Be reprodukcijos gyvybė atsidurtų akligatvyje. Bet Šostako komanda parodė, kad RNR gali efektyviai kopijuoti save be jokių fermentų. Jie sumaišė RNR šabloną su laisvai plaukiojančiais RNR statybiniais blokais, kaip kad ir Jarus. Bet Šostakas pridėjo dar kelis RNR fragmentus, atitinkančius šablono dalis. Ir to pakako. Šie fragmentai pradėjo replikacijos procesą ir komanda netrukus gavo ganėtinai geras šablono kopijas. Kitiems nukopijuoti RNR be fermentų yra pavykę ir anksčiau, bet šios reakcijos spartesnės. Šostakas pažymi, kad maži, kopijavimą paspartinantys fragmentai tokie trumpi, kad prieš 4 milijardus metų galėjo susiformuoti spontaniškai.
Šostako komanda mano, kad šios ar panašios reakcijos galėjo būti ankstyva replikacijos forma, nors ne visada sukurdavo idealias kopijas. Galiausiai išsivystė nauji šablonai, koduojantys išties naudingas savybes, tokias, kaip ląstelių sienelių statymas. Tada tapo svarbus geresnis kopijavimas. Kartu visi šie atradimai rodo, kad rudimentinio RNR pasaulio sukūrimui visai nereikia išskirtinių, kartą visatoje pasitaikančių progų, kaip populiaru manyti. Taip kyla intriguojanti galimybė: ankstyviausios gyvybės stadijos nenutinka tik kartą, bet vyksta vėl ir vėl. Jei tai tiesa, pirmojoje gyvybės epochoje vyko daugybė eksperimentų. „Pirmykštėje sriuboje“ rasdavosi įvairiausios gyvos molekulinės mašinos, kai kurios sėkmingesnės už kitas. Tai buvo pirmasis, prieš milijardus metų vykęs, Žemės masinis išmirimas. Apie šį eksperimentų amžių ar jo pabaigą liko itin mažai reliktų. Žinome, kad LUCA liko nugalėtoju, davusiu pradžią visai vėlesnei gyvybei. „LUCA turėjo būti itin sėkmingas organizmas, nes jei buvo kokios nors kitos medžio šakos, moderniojoje biologijoje jokių kitų palikuonių neliko,“ - sako Holidžeris.
Svarbus pastarojo dvidešimtmečio pasiekimas, kad buvo išsiaiškinta, jog LUCA buvo gan pažangus organizmas, - sako Stepanas Frylendas (Stephen Freeland), evoliucijos biologas iš Marylando universiteto Baltimorės apygardoje. LUCA jau veikiausiai naudojo DNR, o ne RNR, ir buvo apsupta membranos, sukūrusios mikroaplinką sudėtingų baltymų kūrimui. Holidžeris spekuliuoja, kad tokios inovacijos lėmė jos išlikimą, kai tuo tarpu visos kitos formos išmirė. Bet kadangi visa kita jau seniausiai išnyko, žvilgtelėti į gyvybės pradžią galima tikėtis tik mėgintuvėliuose. „Vienintelis būdas - pabandyti išauginti šias sistemas ir pažiūrėti, kas galėjo formuotis ir veikti,“ - sako Šostakas. Kas žino, visai įmanoma, kad taip galėtume sukurti visai naujas gyvybės rūšis.
#
tags: #mokslo #sriuba #žemės #susidarymas