Prvi znaci života pojavili su se na Zemlji u obliku mikroba pre oko četiri milijarde godina. Dok naučnici još uvek utvrđuju tačno kada i kako su se ovi mikrobi pojavili, jasno je da je nastanak života zamršeno isprepleten sa hemijskim i fizičkim karakteristikama rane Zemlje.
„Razumno je sumnjati da je život mogao drugačije da počne – ili uopšte ne – da su rane hemijske karakteristike naše planete bile drugačije“, kaže Dastin Trejl, vanredni profesor nauka o Zemlji i životnoj sredini na Univerzitetu u Ročesteru.
Ali kakva je bila Zemlja pre nekoliko milijardi godina i koje su karakteristike možda pomogle da se formira život? U radu objavljenom u časopisu Science, Trail i Thomas McCollom, naučni saradnik na Univerzitetu Kolorado Boulder, otkrivaju ključne informacije u potrazi za saznanjem. Istraživanje ima važne implikacije ne samo za otkrivanje porekla života, već i za potragu za životom na drugim planetama.
„Sada smo u uzbudljivom trenutku u kome čovečanstvo traži život na drugim planetama i mesecima, kao i u drugim planetarnim sistemima“, kaže Trejl. „Ali još uvek ne znamo kako je – pa čak ni kada, zaista – počeo život na našoj planeti. Istraživanja poput našeg pomažu da se identifikuju specifični uslovi i hemijski putevi koji bi mogli da podrže nastanak života, rad koji će sigurno imati značajan uticaj na tragati za životom van naše planete“.
Istraživanje života i njegovog porekla obično uključuje različite discipline uključujući genomiku, proučavanje gena i njihovih funkcija; proteomika, proučavanje proteina; i nova oblast koja se zove metalomika, koja istražuje važnu ulogu metala u obavljanju ćelijskih funkcija. Kako je život evoluirao, potreba za određenim metalima se menjala, ali Trail i McCollom su želeli da utvrde koji su metali mogli biti dostupni kada su se mikrobi prvi put pojavili pre milijardi godina.
„Kada se predlažu hipoteze za različite scenarije porekla života, naučnici su generalno pretpostavili da su svi metali dostupni jer nije bilo studija koje bi davale geološki robusna ograničenja koncentracije metala u tečnostima za najranija vremena istorije Zemlje“, kaže Trail.
Da bi rešili ovaj nedostatak, Trail i McCollom su proučavali sastav i karakteristike tečnosti u litosferi – spoljašnjem sloju Zemlje koji uključuje koru i gornji omotač – pre milijardi godina. Ove litosferske tečnosti su ključni putevi za transport rastvorenih delova stena i minerala između unutrašnjosti Zemlje i hidrotermalnih bazena u njenoj spoljašnjosti gde je mogao da se formira život mikroba. Dok istraživači ne mogu direktno da izmere metale koji su postojali pre nekoliko milijardi godina, određivanjem osobina tečnosti, oni mogu zaključiti koji su metali — i koncentracije metala — izvodljivo mogli da se transportuju između Zemljine unutrašnjosti i spoljašnjosti tokom vremena kada je život pojavio na planeti.
Stene i minerali stare milijarde godina često su jedini direktni izvori informacija o najranijoj istoriji Zemlje. To je zato što stene i minerali zaključavaju informacije o sastavu Zemlje u vreme kada su formirani.
Istraživači su sproveli eksperimente pod visokim pritiskom i visokom temperaturom i primenili ove rezultate na cirkone rane Zemlje, robusnu vrstu minerala sakupljenog na lokacijama u Zapadnoj Australiji, da bi odredili pritisak kiseonika, sadržaj hlora i temperaturu litosferskih tečnosti milijardama godina. pre. Zatim unose ove informacije u kompjuterske modele. Modeli su im omogućili da simuliraju svojstva litosferskih tečnosti i, zauzvrat, simuliraju koji su metali mogli putovati kroz tečnosti da bi došli do hidrotermalnih bazena na površini Zemlje.
Istraživači su bili iznenađeni onim što su simulacije modela pokazale. Mnogi istraživači porekla života, na primer, smatraju bakar verovatnom komponentom u hemiji koja je mogla da dovede do života. Ali Trail i McCollom nisu pronašli dokaze da bi bakra bilo u izobilju pod ograničenjima u njihovoj analizi.
Jedan metal koji su testirali i koji je možda bio dostupan u visokim koncentracijama bio je mangan. Iako se retko razmatra u scenarijima porekla života, danas mangan pomaže telu da formira kosti i pomaže enzimima u razgradnji ugljenih hidrata i holesterola.
„Naše istraživanje pokazuje da metali poput mangana mogu funkcionisati kao važne veze između ‘čvrste’ Zemlje i bioloških sistema u nastajanju na površini Zemlje“, kaže Trail.
Trejl kaže da će istraživanje pomoći naučnicima koji proučavaju poreklo života da unesu konkretnije podatke u svoje eksperimente i modele.
„Eksperimenti osmišljeni sa ovim informacijama na umu će rezultirati boljim razumevanjem kako je život nastao.“
