Senovinės vandens kišenės gali būti gryniausia pirmykštė sriuba (2)
Buvo atvertos giliai esančios uolos ir išlaisvintas milijardus metų buvęs izoliuotas vanduo – galintis būti Darwino „šiltu nedideliu ežerėliu”, kuriame radosi gyvybė
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tai artimiausia, ką esame atradę, ieškodami Žemės pirmykštės sriubos. Giliai po žeme, priešistorinėse uolose yra vandens, užrakinto ten prieš milijardus metų. Gyvybė jo galėjo ir nepaliesti.
2007 m. geochemikė Barbara Sherwood Lollar iš Toronto universiteto Kanadoje su komanda vario kasykloje rado lobį. Iš uolos plyšių, atsiradusių dėl kalnakasybos, tekantis vanduo pasirodė esąs, daugiau, nei milijardo metų senumo. Dabar ta pati grupė panašų radinį aptiko ir antroje kasykloje, o tai rodo, kad senovinėse uolose gali būti nemažai tokių laiko kapsulių, nukeliančių į ankstyvas gyvybės Žemėje dienas.
Sherwood Lollar komanda dabar ieško vandenyje senovinių gyvybės formų, galbūt nežinomų mokslui. Kol kas atrodo, gyvybės ten nė kvapo, bet tai jaudina lygiai taip pat, nes tai reiškia, kad jų rastas vanduo gali būti identiškas tam, kuriame gyvybė atsirado.
Jei taip yra iš tiesų, atsiveria neeilinė proga suprasti, kaip gyvybė Žemėje prasidėjo, ir kur (žr. „Pradedančiojo vadovas į gyvybės atsiradimą“). Atradimas taip pat gali suteikti įžvalgų, kaip gyvybė gali išgyventi kitose planetose.
Sherwood Lollar pirmą kartą su paslėptu vandeniu susipažino daugiau, nei prieš dešimtmetį, giliai Kidd Creek šachtoje Timminse, Ontario valst., Kanadoje. Daugiau, nei 2 km gylyje esančiame koridoriuje ji pajuto dujų dvelksmą iš plyšio uoloje. Iš skylės lašėjo vanduo. Vėlesnės analizės parodė, kad jam 1,1 – 2,7 milijardai metų (Nature, doi.org/tgw). Kvapą suteikė sieringos dujos, susimaišiusios su vandeniu, kuriame dar buvo metano ir vandenilio.
Svarbiausia, komanda negalėjo rasti jame jokių gyvybės pėdsakų. „Tai atsako į klausimą, ar galima rasti egzotiškų mažų planetos vietų, kurių nebūtų palietusi gyvybė,“ sako Sherwood Lollar. „Šie plyšiai buvo izoliuoti pakankamai ilgai, kad juose išliktų cheminės medžiagos, atspindinčios procesus, vykusius iki gyvybės atsiradimo Žemėje. Tuo laiku tikriausiai visa planeta atrodė panašiai.“
Atradimas galėjo būti tiesiog vienetinis atvejas, tad komanda ieškojo kitų vietų, kur giliose uolienose galėtų būti senovinis vanduo. Praeitą mėnesį Goldschmidt konferencijoje Sakramente, Kalifornijoje, komandos narys Chelsea Sutcliffe pristatė savo rezultatus iš dviejų kasyklų Sudbury baseine, irgi Ontarijuje.
Kaip ir Timminse, šachtos kasamos milijardų metų senumo uolienose. Sutcliffe surinko vandenį iš 1,3 ir 1,7 kilometrų gylio, ir kol kas jis atrodo labai panašus į Timminso vandenį. Cheminės medžiagos vandenyje panašios, izotopų santykis rodo, kad amžius irgi panašus. Komanda dabar atlieka tolesnę analizę: inertinės dujos iš vandens pavyzdžių parodys gana tikslų amžių.
„Jei išvysime tą patį, kaip ir Sudbury'je, tai bus stipru,“ sako Tullis Onstott iš Princetono universiteto. Šis vanduo yra „abiotinė ribos zona – vieta, kur gyvybė gali egzistuoti, bet dar neegzistuoja“, sako jis. „Tai zona, prabuvusi įkalinta milijardus metų, atlikdama geologinį gyvybės atsiradimo eksperimentą.“
Timminso ir Sudbury'io vandeniui daugiausia yra 2,7 milijardai metų – tokio amžiaus yra jį įkalinusios uolos. Tai maždaug milijardu metų mažiau, nei gyvybės pradžia, todėl tyrėjai neteigia, kad jie rado tikrąją pirmykštę sriubą, kurioje prasidėjo gyvybė. Bet cheminė sudėtis atitinka vandens, kuriame galėjo prasidėti gyvybė.
„Geocheminiu požiūriu, tai vieta, susijusi su gyvybės atsiradimo mūsų planetoje ištakomis,“ sako Onstott. „Ir čia regime ją izoliuotą nuo dabartinio DNR pasaulio.“
Yra dvi vyraujančios gyvybės radimosi Žemėje teorijos. Žymiausia, ko gero, yra Darwino „šilto mažo ežerėlio“ – Saulės nutvieksta organinių medžiagų sriuba. Kita, išpopuliarėjusi pastaraisiais metais, skelbia, kad jūros dugno hidroterminės versmės buvo gyvybės lopšiai, kuriems šilumą ir maistą teikė per Žemės plutą besiveržiantis vanduo.
Iš ten ir senovinis Ontario kasyklų vanduo. Jį laikančias uolas vandenynų dugne prieš milijardus metų suformavo hidroterminių versmių sistemos.
„Sakyčiau, tai panašiausia į konservuotus šiltus mažus ežerėlius, šiltame mažame įskilime, kokį galime tikėtis rasti,“ sako Sherwood Lollar. Onstott antrina: „Jie iš tiesų yra Kaip Darwino šilti maži ežerėliai be šviesos.“
Išgavę Žemės pirmykštę sriubą, mokslininkai dabar tiria ją, žiūrėdami, ką gali sužinoti. Gali būti, kad gilių požemių cheminės reakcijos davė pradžią pačioms ankstyviausioms gyvybės formavimosi stadijoms, pavyzdžiui, aminorūgščių ar DNR statybinių blokų atsiradimui.
Jeigu jie ras ką nors panašaus, tai rodytų kad gyvybė gali prasidėti ir be šviesos – geros naujienos, gyvybės paieškoms kitose planetose. Daugelis tolimų pasaulių niekad negavo tiek šviesos, kaip Žemė, bet įtariama, kad kai kuriose jų yra panašios į Žemės vandenynų gelmių hidrotermines sistemas. Ar gali tokios sistemos sukurti gyvybę kitais atžvilgiais negyvuose pasauliuose? Nežinome to užtikrintai, tačiau Sherwood Lollar vanduo suteikia beprecedentę progą tai išsiaiškinti.
„Žinodami chemiją, kuri daugelio manymu, galėjo pradėti gyvybę, matydami, kad ji ten yra ir buvo milijardus metų, argi neturėtume tikėtis rasti kokių nors įkalintų ikibiotinių reakcijų? Jei galime rasti tokias vietas, galime į jas nukreipti visus instrumentus ir pažiūrėti, ar ten yra tokių dalykų, kaip primityvus RNR pasaulis.“ – svarsto Onstott
Nežiūrint, ar rasime tokią ikigyvybinę chemiją ar ne, Sherwood Lollar sako, kad vienas dalykas yra gana užtikrintas: skysčiuose tebėra cheminių medžiagų, kupinų energijos, tos pačios, kuri padėjo pradėti gyvybę.
Naujausi Sutcliffe'o rezultatai iš Timminso rodo, kad senoviniai vandenys pamažu kolonizuojami. Atrodo, kažkas valgo ten milijardus metų išbuvusias chemines medžiagas. Tikriausiai tai puotauja šiuolaikiniai organizmai, prasibrovę į senovinę nišą, kai šią atvėrė kalnakasiai. Bet jų maistas buvo ten nuo ankstyviausių gyvybės dienų.
Pradedančiojo vadovas į gyvybės atsiradimą
Kada prasidėjo gyvybė?
Negalime pasakyti to tiksliai, tačiau galime apibrėžti laikotarpį. Jei gyvybė neatskriejo į Žemę ant meteoritų, ji turėjo atsirasti per pastaruosius 4,5 milijardo metų, prabėgusių nuo Žemės susiformavimo. Jaunąją planetą meteoritai talžyti nustojo maždaug prieš 4 milijardus metų, tad mažai tikėtina, kad gyvybė radosi anksčiau. Tačiau yra aiškių vienaląstės gyvybės pėdsakų prieš 3,5 milijardus metų, tad rastis ji turėjo anksčiau. Geriausias spėjimas yra – prieš 3,8 milijardus metų.
Kur gyvybė prasidėjo?
Nežinome, bet minčių esama nemažai. Populiarioji, kad gyvybė radosi „pirmyštėje sriuboje“, mišinyje paprastų cheminių medžiagų, galėjusių reaguoti ir sudaryti gyvybės statybinius blokus. Darwinas iškėlė mintį, kad tai galėjo nutikti „kokiame nors šiltame, mažame ežerėlyje“. Arba gyvybė galėjo prasidėti porėtose vandenyno dugno hidroterminių versmių uolienose. Buvo iškelta ir daug kitų idėjų, tarp[ kurių molio mineralai ir netgi ledas.
Kokia buvo pirmoji gyvybė?
Šito taip pat nežinome. Daugelis biologų mano, kad gyvybė prasidėjo, kaip RNR molekulės, galinčios ir pernešti genus, ir naudoti chemines reakcijas energijos gavimui. Bet „RNR pasauliu“ tiki ne visi. Gali būti, kad pirmoji gyvybė buvo cheminių reakcijų ciklas, o genai atsirado tik vėliau. Taip pat gali būti, kad visų pirma gyvybei reikėjo konteinerio, tokio, kaip ląstelė.
Michael Marshall
Catherine Brahic
New Scientist № 2976