Иллюстрация: GREGOIRE CIRADE, SCIENCE PHOTO LIBRARY
Жер миллиондаған жыл бойы ып-ыстық әрі тастақты ғаламшар болған. Мұндай қолайсыз ортада тіршілік қалай пайда болғаны туралы ғалымдарда бірнеше тұжырым бар.
Жер шамамен 4,6 миллиард жыл бұрын қалыптасты да, жүздеген миллион жыл бойы тым ыстық болды. Кометалар мен астероидтар дамылсыз жауып, ғаламшар беті тіршіліктің бірде-бір түріне қолайлы болған жоқ. Ал бір миллиардтай жыл өткенде, тіршілік пайда болып қана қоймай, тасқа айналған цианобактериялар түрінде ізін де қалдырып жатты.
Сонымен, бұл аралықта не болды? Жарты миллиардтай жыл ішінде тіршілік қалай жоқтан пайда болды?
1. Тіршілік «жай түскендей» пайда болды
«Тіршілік пайда болған кездегі атмосфера қазіргіден мүлде өзгеше еді», — дейді Джим Кливз, Хоуард университетінің химия кафедрасының меңгерушісі, «Жаратылыстың қысқа тарихы: ғылым және тіршіліктің төркінін іздеу» кітабының авторларының бірі.
Ол 1950 жылдары Нобель сыйлығының иегері, химик Харолд Юри Күн жүйесіндегі атмосфераларда азот пен метан басым екенін айтқанына тоқталады. Юри ежелгі Жердің де атмосферасы осындай болған, ал оны оттегіге байытқан — тіршілік деп санаған. Ол сондай-ақ бұл көне атмосфера «өмірдің алғышарты бола алатын органикалық қосылыстарды жасауда өте өнімді болған» деп пайымдаған.
Кливз өзінің зерттеуші студенті Стәнли Миллерге осы теорияны тексеру үшін тәжірибе жасауды тапсырды. Кейін Миллер-Юри тәжірибесі деп танылып кеткен бұл тәжірибеде зерттеушілер суды қыздырып, оны сутегі, метан мен аммиак молекулаларымен біріктіріп, жабық жүйе жасаған. Сосын оны электр қуатымен (найзағайды қайталау үшін) соғып, қоспа конденсацияланып, жаңбыр сияқты суға қайта жаууы үшін оны салқындатқан.
Нәтижесі қатты таңғалдырды.
Бір апта ішінде аминқышқылдарды, яғни тіршіліктің іргетасын қалау үшін бірігіп жатқан молекулалар тәжірибелік «мұхитты» қызыл күрең түске бояды.
Кейінгі зерттеулер ғаламшардың бастапқы атмосферасы Миллер жасаған тәжірибедегіден біршама өзгеше болғанын, негізгі компоненттері азот пен көмірқышқыл газы болғанын, ал сутегі мен метан азырақ болғанын көрсетті.
Алайда Миллер алға тартқан қағидаттар кеңінен алғанда жарамды болып қала береді: найзағайдың әсеріне астероид соққылары мен Күннің ультракүлгін сәулелері қосылып, цианид сутегі түзілген, кейін ол жер қыртысынан судың әсерінен шыққан темірмен әрекеттесіп, қант сияқты химиялық заттар түзілген. Бұл химиялық заттар бірігіп, рибонуклеин қышқылы немесе РНҚ тізбектерін, яғни ақпаратты сақтайтын өмірдің негізгі құрамдас бөлігін жасаған болуы мүмкін; сосын РНҚ молекулалары өзін-өзі репликациялай бастап, тіршілік пайда болған.
Осы РНҚ молекулалары қалай қорғаныс мембраналарымен қапталған күрделі жасушалық құрылымдарға айналды?
Мұның сыры коацерваттар — құрамында ақуыздар мен нуклеин қышқылдары бар және бөлшектерін жасушалар сияқты, бірақ мембранасыз-ақ байланыстыра алатын тамшылар – болуы мүмкін; бірнеше зерттеуші жасаған болжамға сай, мұндай тамшылар ерте РНҚ мен басқа да органикалық қосылыстарда шоғырланған протожасуша сияқты әрекет етеді.
2. Тіршілік «көктен түсті»
Тағы бір теорияға сәйкес, аминқышқылдар, сондай-ақ көміртегі мен су сияқты тіршіліктің басқа да маңызды бөлшектері көне Жерге ғарыштан келген болуы да мүмкін. Кометалар мен метеориттерде тіршіліктің дәл сол органикалық негіздері бар екені анықталған; олардың баяғыда Жерді «бомбалағаны» планетамыздың аминқышқылдар қорын байытқан болса керек.
Нобель сыйлығының иегері, Чикаго университетінің «Тіршілік бастаулары» пәнаралық бастамасын басқаратын химик Джек Шостактың айтуынша, астероидтар мен кометалардың рөлін жоққа шығаруға болмайды.
Ол азот пен көмірқышқыл газы құраған ежелгі атмосфера Миллердің сутегі, метан мен аммиак қоспасы тудырған кейбір химиялық реакцияларға қолайсыздау болғанын атап өтеді; астероидтардың бірқалыпты соққысынан атмосферада уақытша сутегі мен метан қалыптасқан болуы мүмкін, ал бұдан қосылыстар түзілетін уақытша жағдай туады.
Бұны Шостак: «өгіз де өлмейтін, арба да сынбайтын жағдай» дейді.
3. Тіршілік — «су түбінде жатқан тас»
Ал үшінші теорияға сай, тіршілік мұхиттың тереңінде, теңіз түбіндегі гидротермалық көздердің айналасынан шыққан болуы мүмкін, бірақ Шостак бұл гипотезаны теріске шығарады.
«Егер қарапайым бастапқы материалдардан нуклеотидтер мен РНҚ-ға дейінгі химиялық құрамды ескерсек, ол реакциялар жүруі үшін күннен келетін ультракүлгін сәулелерді қажет ететін бірнеше кезең бар, — деп түсіндіреді ол. — Күннен келетін энергия — бұл тіпті ежелгі ғаламшарымыз үшін ең негізгі энергия көзі. Яғни бірнеше химиялық процесс ультракүлгінсіз жүрмейтін болса, тіршіліктің төркінін мұхит түбінен таппайсыз».
Дегенмен тіршілік суда бастау алғаны анық сияқты.
«Химиялық реакция жүруі үшін еріткіш қажет, — дейді Кливс. — Сұйықтық керек. Ғаламшардың беткі жағдайында олардың кейбіреуі ғана тұрақты. Ал тіпті баяғы Күн жүйесінде де ең мол сұйықтық су еді».
Шостактың ойынша, тіршілік мұхит түбінен гөрі, «жер бетінде, таяз тоғандарда немесе ыстық қайнаркөздердікі сияқты орталарда, яғни астероид құлаған немесе жанартаулы аймақтардың айналасында, өте кең таралған орталарда пайда болған» болуы мүмкін. (Расында кең көлемдегі жанартау белсенділігі де тіршіліктің қалыптасуына көп көлемдегі найзағайға себепкер болу арқылы едәуір ықпал еткен болуы ықтимал.)
Бүгін жер бетіндегі барлық тіршіліктің шығу тегі бір, яғни баяғыда жоқ болып кеткен белгісіз бір микробтық тіршілік формасы болса да, тіршіліктің өзі нешетүрлі жағдайда сантүрлі жолмен пайда болып, кометалардың әсерінен жойылып кеткен немесе жалғасын таба алмай қалған болуы мүмкін, соңында әйтеуір бәрімізге жол ашқан РНҚ негізіндегі молекула орныға алған.
«Бәлкім, шынымен де күтпеген жерден сәті түскен шығар», — дейді Кливс.
Ежелгі тіршілік — әлі де жұмбақ
Тіршілік толық тамыр жайғанға дейін бірнеше рет пайда болып, жойылып кеткен болса, ілкі тіршіліктен ешқандай із қалмағандықтан, шын мәнінде не, қалай болғанын біз ешқашан да біле алмайтын шығармыз.
Тіршілік басқа жолмен де дамып кетуі мүмкін еді: гүлдер де, ағаштар да, динозаврлар да, адамдар да пайда болмауы мүмкін еді. Мұның бәрін түсінудің кілті, Шостактың сөзінше, бір үлкен сұрақтың орнына кішкентай сұрақтардың жауабын іздеу.
«Тіршілік күрделі жүйе болғаны сонша, ең қарапайым бактериялар мен вирустар да мыңдаған быжынап жатқан бөлшектен тұрады. Мұндай нәрсе қалайша жоқ жерден пайда болғанын түсіну қиын, — дейді ол. — Және жауабы да сол: ол «жоқтан» пайда болған жоқ. Бәрі бірте-бірте қалыптасты».
Автор: Кирен Малвени