Billedkredit: Woods Hole Oceanographic
En masse ting måtte gå godt for livet at komme til. Hvis du går langt tilbage, begynder det hele med et Big Bang-univers, der føder rum og tid. I det tidlige univers ekko lys om, bremset i livskraft, de primordiale elementer samles sammen og kondenseres derefter til en første generation af massive opdrætningsstjerner. Efter opvarmning til forestillingen (ved hjælp af tyngdekompression) begyndte primordialt stof at smelte sammen i stjernernes kerner, og en mindre form for lys flyttede udad for at varme og belyse et ungt og potentielt stadigt voksende univers.
Mere tid og mere plads fik mange af de tidlige blå stjerner til at implodere (efter at have levet meget korte liv). Efterfølgende eksplosioner spydede store mængder tungere - ikke-primordiale - atomer ud i rummet. Ud af denne rige kosmiske begavelse dannedes nye stjerner - mange med planetariske ledsagere. Fordi sådanne anden og tredje generation af solskinner er mindre massive end deres forfædre, forbrænder de langsommere, køligere og meget, meget længere - noget vigtigt for den slags godartede ensartede energiniveau, der er nødvendig for at muliggøre organisk liv.
Selvom avlsstjerner dannede sig inden for et par hundrede millioner år efter Big Bang, tog livet her på Jorden sin tid. Vores sol - en tredje generation af stjerne med beskeden masse - dannede ca. ni milliarder år senere. Livsformer udviklede sig lidt mere end en milliard år efter det. Da dette skete, blev molekyler kombineret til dannelse af organiske forbindelser, der - under passende betingelser - blev sammenføjet som aminosyrer, proteiner og celler. Under alt dette blev et lag af kompleksitet tilføjet et andet, og skabninger blev stadig mere opmærksomme på verden omkring dem. Til sidst - efter flere milliarder af år - udvikledes visionen. Og vision - føjet til en subjektiv følelse af bevidsthed - gjorde det muligt for universet at se tilbage på sig selv.
Empirisk forskning i livets grundlæggende viser, at en sammenkogning af velvalgte elementer (brint, kulstof, ilt og nitrogen) udsat for ikke-ioniserende ultraviolet stråling danner aminosyrer. Aminosyrer har i sig selv en bemærkelsesværdig kapacitet til at kæde sammen til proteiner. Og proteiner har en ret “protean” evne til at give celler form og opførsel. Det anses nu for meget muligt, at de allerførste aminosyrer formede sig i rummet1 - afskærmet mod hårdere former for stråling inden i store skyer, der består af oprindeligt materiale og stjernemateriale. Af denne grund kan livet være et allestedsnærværende fænomen, der blot venter på kun visse gunstige betingelser for at slå rod og vokse til en bred vifte af former.
I øjeblikket mener eksobiologer, at flydende vand er afgørende for dannelsen og formeringen af det organiske liv. Vand er et ekstraordinært stof. Som et mildt opløsningsmiddel gør vand det muligt for andre molekyler at dissociere og blande. I mellemtiden er den meget stabil og er gennemsigtig for synligt lys - noget nyttigt, hvis biotik skal hente energi direkte fra sollys. Endelig holder vand temperaturen godt, bærer overskydende varme gennem fordampning og flyder, når den afkøles for at størkne som is.
Ifølge NASA-eksobiolog Andrew Pohorille "bringer vand organiske molekyler sammen og tillader organisering i strukturer, der i sidste ende blev celler." Dermed fungerer vand i en enestående matrix, der tillader organiske molekyler at danne selvorganiserende strukturer. Andrew citerer en egenskab, der er unikt forbundet med vand, der muliggør selvorganisering og vækst: ”Den hydrofobe effekt er ansvarlig for det faktum, at vand og olie ikke blandes, sæber og rengøringsmidler 'fanger' fedtet snavs under vask i vand og for en stort antal andre fænomener. Mere generelt er hydrofob virkning ansvarlig for at adskille ikke-polære (olieagtige) molekyler eller dele af molekyler fra vand, så de kan klæbe sammen, selvom de ikke er bundet. I biologien er det netop de interaktioner, der er ansvarlige for dannelsen af membranøse cellevægge og for at folde proteiner i funktionelle strukturer. ”
For at vand kan tage væsketilstand, skal det forblive i et relativt snævert område af temperaturer og tryk. På grund af dette er kun nogle få velplacerede planeter - og muligvis foretrukket en håndfuld store måner - de betingelser, der er nødvendige for at lade livet leve. I mange tilfælde kommer det hele ned på en form for himmelsk ejendom - placering, beliggenhed, beliggenhed ...
Det tidlige liv på Jorden var meget enkelt i form og opførsel. Selvom de var cellulære, manglede de en central kerne (prokaryotisk) og andre understrukturer (organeller). Manglende en kerne gengives sådanne celler aseksuelt. Disse anaerober levede primært ved at skabe (anabolisere) metangas fra brint og kuldioxid. De kunne godt lide varme - og der var masser af det at gå rundt!
Det faktum, at livet udviklet sig på Jorden, skulle ikke være så overraskende, som man måske tror. Livet betragtes nu som langt mere robust end man engang havde forestillet sig. Selv nu spreder hydrotermiske åbninger dybt i havet næsten kogende vand. Ved siden af sådanne udluftninger blomstrer livet - i form af gigantiske rørorme og muslinger. Dybt under overfladen af Jorden findes mineralmetaboliserende anaerobe bakterier. Sådanne forhold blev anset som umulige i det meste af det 20. århundrede. Livet ser ud til at springe op under selv de hårdeste forhold.
Efterhånden som livsformer udviklede sig i vores verden, udviklede celler organeller - nogle ved at inkorporere mindre, mere specialiserede celler i deres strukturer. Planeten afkøles, dens atmosfære blev klarere, og sollys spillede på verdenshavene. Primitive bakterier opstod, der fik energi fra sollys som mad. Nogle forblev prokaryote, mens andre udviklede en kerne (eukaryotisk). Disse primitive bakterier forøgede iltindholdet i Jordens atmosfære. Alt dette skete for ca. 2 milliarder år siden og var vigtigt for at understøtte kvaliteten og mængden af liv, der i øjeblikket befolker ”den blå planet”.
Oprindeligt bestod atmosfæren af mindre end 1% ilt - men efterhånden som niveauerne steg, blev livsformer, der spiser bakterier, tilpasset til at syntetisere vand fra ilt og brint. Dette frigiver langt mere energi end metanmetabolismen er i stand til. Den kontrollerede syntese af vand var en enorm præstation for livet. Overvej gymnasielaboratoriets eksperimenter, hvor brint og iltgas kombineres, opvarmes og eksploderer. Primitive livsformer måtte lære at håndtere disse meget flygtige ting på en langt mere sikker måde - at sætte fosfor til opgaven i konvertering af ADP til ATP og tilbage igen.
Senere - for ca. 1 milliard år siden - tog de enkleste multicellulære væsener form. Dette skete, da celler mødtes til fælles gavn. Men sådanne væsener var enkle kolonier. Hver celle var fuldstændig selvforsynende og tog sig af sine egne behov. Alt, hvad de krævede, var konstant eksponering for den varme bouillon i de tidlige hav for at erhverve næringsstoffer og fjerne affald.
Det næste store skridt i livets udvikling2
kom som specialiserede cellevævstyper udviklet. Muskel, nerve, epidermis og brusk fremskred udviklingen af de mange komplekse livsformer, der nu befolker vores planet - fra blomstrende plante til den spirende unge astronom! Men den allerførste organiserede væsen kan meget vel have været en orm (annelid), der gravede gennem den marine slem for ca. 700 millioner år siden. Manglende øjne og et centralnervesystem havde kun kapacitet til at røre ved og smage. Men nu havde livet kapacitet til at differentiere og specialisere sig. Væsen selv blev havet…
Med fremkomsten af velorganiserede væsener blev livets tempo hurtigere:
Ved 500 MYA udviklede de første hvirveldyr. Dette var sandsynligvis ållignende væsener, der manglede synet, men følsomme over for kemiske - og muligvis elektriske - ændringer i deres miljøer.
Ved 450 MYA kom de første dyr (insekter) sammen med rodfæstede planter på land.
Omkring 400 MYA de første hvirveldyr klatrede ud af havet. Dette kan have været en amfibisk fisk, der lever på insekter og planteliv langs kysten.
Ved 350 MYA - dukkede de første ”leguanlignende” krybdyr op. Disse havde stærke, hårde kæber i en skalle i et stykke. Efterhånden som de blev større, lette sådanne krybdyr deres kranier ved at tilføje åbninger (ud over enkle øjenkontakter). Inden dinosaurier dominerede jorden, gik krokodiller, skildpadder og pterasaurer (flyvende krybdyr) foran dem.
Primitive pattedyr går næsten 220 millioner tilbage. De fleste af disse skabninger var små og gnaverlignende. Senere versioner udviklede placenta - men tidligere arter klækkede simpelthen æg internt. Alle pattedyr er naturligvis varmblodige, og på grund af dette skal de spise grumset for at opretholde kropstemperaturen - især på kolde blæsende nætter, der sporer svage galakser langs floden Eridanus ...
Ligesom pattedyr kræver varmblodige fugle mere mad end krybdyr - men ligesom krybdyr - lagt æg. Ikke en dårlig idé for en væsen af flyvning! I dag flyver himmelfugle (såsom sensommerens Cygnus svanen og Aquila the Eagle), fordi rigtige fugle tog ca. 150 MYA vinger.
De tidligste primater eksisterede selv i dinosaurernes udryddelsestid. Stærke beviser understøtter tanken om, at dinosaurerne selv passerede som en gruppe, efter at en asteroide - eller komet - påvirkede Yucatan-halvøen i De Forenede Stater i Mexico. Efter denne katastrofale begivenhed faldt temperaturerne, da en "ikke-nuklear" vinter faldt ned. Under sådanne forhold var mad ekstra, men varmblodhed kom til sin rett. Det var dog ikke længe, før en type af "gigantisme" snart erstattede en anden - pattedyr selv voksede til ekstraordinære størrelser og den største udviklede sig i livmoderen og tager nu form af de store hvaler.
Enden på de ”forfærdelige firben” var ikke den første masseudryddelse af livet - fire tidligere dødsfald var forud for det. I dag, opmærksom på potentialet for andre sådanne kataklysmiske påvirkninger, holder nogle af verdens astronomer øje med jorden, der kredser bunker af rester, der er tilbage fra dannelsen af solsystemet. De mindste typer - f.eks. Meteorer - tager på uskadelig himmellys viser. Større meteorer (bolider) spreder lejlighedsvis "flamme" og sporer "røg", mens de styrter ned på Jorden. Større kroppe har efterladt vågner af naturlig ødelæggelse over miles af skove - uden selv at efterlade et spor af deres eget "parti, der styrter ned" materiale. Men større indtrængende har lidt sådan beskedenhed. En asteroide eller komet, der er en kilometer i diameter, ville stave absolut ulykke for et befolkningscenter. Organer, der er ti gange så stor, kan muligvis udgøre massive aflæsninger af den type, der stavede slutningen af dinosaurien.
Mennesker gik først lodret omkring 6MYA. Dette forekom sandsynligvis, da stien divergerede mellem proto-chimpanser og tidlige hominider. Denne afvigelse fulgte en periode på ti millioner år med hurtig primatudvikling og blev blandet ind i en seks millioner års cyklus med menneskelig evolution. De første stenværktøjer blev lavet af menneskelig hånd for ca. 2 millioner år siden. Branden blev udnyttet af et initiativrige medlem af den menneskelige art en million år senere. Teknologi fik fart meget langsomt - hundreder af tusinder af år er gået uden nogen væsentlig forbedring af de værktøjer, der er brugt af stammesamfundene fra længe.
Moderne mennesker stammer fra mere end 200.000 år siden. Cirka 125 tusinde år senere opstod der en begivenhed, der muligvis har reduceret hele den menneskelige befolkning på planeten Jorden til under 10.000 individer. Denne begivenhed var ikke udenlandsk i naturen - Jorden selv spændte sandsynligvis "ild og svovl" under udbruddet af et gasladet magakammer (svarende til det under Yellowstone National Park i det vestlige USA). Yderligere 65.000 år gik, og stenalderen gav plads til landbrugsalderen. For 5000 år siden samledes de første bystater i frugtbare dale omgivet af langt mindre gæstfri klima. Hele civilisationer er kommet og gået. Hver passerer en fakkel af kultur og langsomt udvikler teknologi til den næste. I dag er det kun et par korte århundreder siden de første menneskelige håndformede linser af glas og vendte det menneskelige øje på nattehimlen.
I dag giver enorme spejle og rumføler os mulighed for at overveje universets enorme rækkevidde. Vi ser en kosmos dynamisk og muligvis spændende med et mere rigeligt liv, end nogen kunne forestille sig. Ligesom lys og stof kan livet meget vel være en grundlæggende kvalitet i rumtidskontinuummet. Livet kan være så universelt som gravitation - og så personlig som en aften alene med et teleskop under nattehimlen ...
1 Faktisk er radiofrekvensspektrografisk fingeraftryk af mindst en aminosyre (glycin) fundet i store skyer af støv og gas i det interstellare medium (ISM). (Se aminosyre findes i dybe rum).
2 At livet udvikler sig fra mindre sofistikerede til mere sofistikerede former er et spørgsmål ud over videnskabelig tvist. Præcis hvordan denne proces finder sted er et spørgsmål om dyb splittelse i det menneskelige samfund. Astronomer - i modsætning til biologer - er ikke forpligtet til at have nogen særlig teori om dette spørgsmål. Hvorvidt tilfældig mutation og naturlig udvælgelse driver processen eller en usynlig "hånd", der eksisterer for at bringe sådanne ting til, er uden for astronomisk undersøgelses område. Astronomer er interesseret i strukturer, betingelser og processer i universet som helhed. Efterhånden som livet bliver mere opmærksom på denne diskussion, vil astronomi - især eksobiologi - have mere at sige om sagen. Men netop det faktum, at astronomer kan tillade naturen at tale om sådanne emner som en pludselig og øjeblikkelig "skabelse ex nihilo" i form af et Big Bang viser, hvor fleksibel astronomisk tænkning er med hensyn til den ultimative oprindelse.
Anerkendelse: Min tak til eksobiologen
Andrew Pohorille fra NASA, som oplyste mig om den store betydning af den hydrofobe effekt på dannelsen af selvorganiserende strukturer. For mere information om eksobiologi se NASA's Exobiology Life Through Space and Time officielle websted, hvorigennem jeg havde heldet at kontakte Andrew.
Om forfatteren:
Inspireret af det tidlige 1900's mesterværk: "Himmelen gennem tre, fire og fem tommer teleskoper" fik Jeff Barbour en start inden for astronomi og rumvidenskab i en alder af syv år. I øjeblikket bruger Jeff meget af sin tid på at observere himlen og vedligeholde webstedet
Astro.Geekjoy.
