Поновљени експеримент настанка живота на Земљи – открива нове могућности

У филму Франкенштајн из 1931. године, др Хенри Франкенштајн тријумфално виче „Жив је! Жив је!“. Док су удари муња и громови ударали на све стране, Франкенштајново чудовиште се ускомешало на лабораторијском столу, а његов леш је оживео снагом струје.

Електрична енергија је такође можда изазвала да на Земљи настане живот пре неколико милијарди година.

Земља је стара око четири и по милијарде година, а најстарији директни фосилни докази древног живота – строматолити или микроскопски организми сачувани у слојевима познатим као микробне простирке – стар је око три и по милијарде година. Међутим, неки научници сумњају да је живот настао још раније, из акумулираних органских молекула у примитивним накупинама воде, мешавине која се понекад назива примордијална супа.

Али одакле је уопште дошао тај органски материјал? Истраживачи су пре неколико деценија предложили да је муња изазвала хемијске реакције у океанима древне Земље и спонтано произвела органске молекуле.

Сада, ново истраживање објављено у часопису Сајенс адвансис указује да су једва видљиве „микромуње“, настале између наелектрисаних капљица воде, могле бити довољно моћне да 'скувају' аминокиселине из неорганског материјала. Аминокиселине – органски молекули који се комбинују да би формирали протеине – су најосновнији градивни блокови живота и били би први корак ка еволуцији живота.

„Научно је прихваћено је да је енергетски катализатор скоро сигурно био потребан да би се олакшале неке од реакција на раној Земљи које су довеле до настанка живота“, објашњава астробиолог и геобиолог др Ејми Џеј Вилијамс, ванредна професорка на одсеку за геонауке на Универзитету Флорида. Да би се формирале анимокиселине, потребни су атоми азота који се могу повезати са угљеником. Ослобађање атома из азотног гаса захтева прекид моћних молекуларних веза и одузима огромну количину енергије, додаје Вилијамсова, која није била укључен у ново истраживање.

„Муња, или у овом случају, микромуња, има енергију да разбије молекуларне везе и стога олакшава стварање нових молекула који су критични за настанак живота на Земљи“, наводи астробиолошкиња у изјави за Си-Ен-Ен.

Пара и микромуња

Да би реконструисали сценарио који је можда произвео прве органске молекуле на Земљи, истраживачи су се ослањали на експерименте из 1953. године када су амерички хемичари Стенли Милер и Харолд Јуреј смислили мешавину гаса која опонаша атмосферу древне Земље.

Милер и Јуреј су комбиновали амонијак (NH3), метан (CH4), водоник (H2) и воду, затворили ову „атмосферу“ унутар стаклене кугле и протресли је струјом, производећи једноставне аминокиселине које садрже угљеник и азот. Експеримент Милер-Јуреј, како је сада познат, подржава научну теорију абиогенезе: да живот може настати из неживих молекула.

За нову студију, научници су поново прегледали експерименте из 1953. године, али су своју пажњу усмерили на електричну активност у мањем обиму, наводи виши аутор студије др Ричард Зер, професор природних наука и хемије на Универзитету Станфорд у Калифорнији. Зер и његове колеге су посматрали размену електричне енергије између наелектрисаних капљица воде пречника између један микрон и 20 микрона. (Ширина људске длаке је 100 микрона.)

„Велике капљице су позитивно наелектрисане. Мале капљице су негативно наелектрисане", објашњава професор за Си-Ен-Ен. „Када су капљице које имају супротна наелектрисања близу једна другој, електрони могу скочити са негативно наелектрисане капљице на позитивно наелектрисану капљицу."

Истраживачи су помешали амонијак, угљен-диоксид, метан и азот у стакленој кугли, а затим прскали гасове воденом паром, а камером велике брзине снимали слабе бљескове микро-муња у пари. Када су прегледали садржај кугле, пронашли су органске молекуле са везама угљеник-азот. То укључује аминокиселину глицин и урацил, нуклеотидну базу у РНК.

„Нисмо открили никакву нову хемију; заправо смо репродуковали сву хемију коју су Милер и Јуреј урадили 1953. године“, наводи Зер. Истраживачи нису уочили ни нове физичке појаве, додаје професор – експерименти су били засновани на познатим принципима електростатике.

„Оно што смо урадили први пут је да смо видели да мале капљице, када се формирају из воде, заправо емитују светлост и добијају ову искру“, наводи проф. Зер. „То је ново. И та искра изазива све врсте хемијских трансформација."

Вода и живот

Муња је драматичан приказ електричне енергије, али је такође спорадичан и непредвидив. Чак и на нестабилној Земљи пре више милијарди година, муње су можда биле превише ретке да би произвеле аминокиселине у количинама довољним за живот – чињеница која је у прошлости доводила у сумњу такве теорије, рекао је проф. Зер.

Прскање воде, међутим, било је чешће од муње. Вероватнији сценарио је да микромуња генерисана паром непрестано ствара аминокиселине из базена и локви, где би молекули могли да се акумулирају и формирају сложеније молекуле, што на крају доводи до еволуције живота.

„Микропражњења између очигледно наелектрисаних микрокапљица воде чине све органске молекуле који су претходно примећени у Милер-Јуреј експерименту“, каже професор Зер. „Претпостављамо да је ово нови механизам за пребиотичку синтезу молекула који чине градивне блокове живота."

Међутим, чак и са новим открићима о микромуњама, остају питања о пореклу живота, додао је он. Док неки научници подржавају идеју електрично наелектрисаних почетака за најраније градивне блокове живота, алтернативна хипотеза абиогенезе предлаже да су прве Земљине аминокиселине биле куване око хидротермалних отвора на морском дну, произведене комбинацијом морске воде, течности богатих водоником и екстремног притиска.

Још једна хипотеза сугерише да органски молекули уопште нису настали на Земљи. Уместо тога, формирали су се у свемиру и овде су их носиле комете или фрагменти астероида, процес познат као панспермија.

„Још увек не знамо одговор на ово питање“, истиче проф. Зер. „Али мислим да смо ближе разумевању шта се могло догодити.“

Иако детаљи о пореклу живота на Земљи можда никада неће бити у потпуности објашњени, „ова студија пружа још један пут за формирање молекула кључних за настанак живота“, наводи Вилијамсова. „Вода је свеприсутни аспект нашег света, што је довело до назива 'Плави кликер' који описује Земљу из свемира. Можда је вода, најбитнији елемент који нас одржава, такође играо већу улогу у настанку живота на Земљи него што смо раније претпостављали."