Jak powstało życie na Ziemi? Pojawiło się o wiele wcześniej, niż sądzili naukowcy

W tym artykule:

1. Najstarsza skała świata
2. Kiedy powstały pierwsze bakterie?
3. Kiedy pojawiło się życie na Ziemi?
4. Historia początków życia
5. Badania nad początkami życia

Ziemia powstała z mgławicy słonecznej ok. 4,5 mld lat temu, tak jak zresztą cały Układ Słoneczny. W opowieści o naszej historii ta data jest pewna. Jednak to, co działo się później, ciągle stanowi przedmiot intensywnej naukowej debaty.

Niektóre badania wskazują, że skorupa ziemska zestaliła się w czasie zaledwie 100 mln lat. Niedługo później na powierzchni planety miały pojawić się oceany. Gdyby te teorie były poprawne, oznaczałyby, że na Ziemi bardzo prędko mogły powstać warunki niezbędne do narodzin życia.

Kiedy na planecie pojawiła się materia ożywiona? „Jeszcze w latach 50. XX wieku sądzono, że życie ma nie więcej niż 600 mln lat” – pisał w „Krótkiej historii prawie wszystkiego” Bill Bryson. „W latach 70. kilka śmiałych dusz przypuszczało, że może mieć nawet 2,5 mld lat. Obecnie akceptowana liczba 3,85 mld lat oznacza zaskakująco wczesny początek życia”. Tylko czy ta liczba na pewno jest poprawna?

Najstarsza skała świata

Formacja skalna Quebec’s Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) znajduje się na północy kanadyjskiej prowincji Quebec. Kiedyś była częścią morskiego dna. Jest znana geologom na całym świecie, ponieważ zawiera jedne z najstarszych skał, jakie kiedykolwiek odkryto na Ziemi.

Skąd wzięła się woda na Ziemi? Naukowcy twierdzą, że źródłem może być Słońce

Większość naszej planety pokrywa woda. Nie było jej jednak od początku istnienia Ziemi. Skąd wzięło się w takim razie H2O? Naukowcy twierdzą, że pochodzi prawdopodobnie ze Słońca.

W 2008 r. geochemik Dominic Papineau z Kolegium Uniwersyteckiego w Londynie (UCL) znalazł tam kawałek skały. Był to kamień wielkości pięści. Poddano go skrupulatnym badaniom, które wykazały, że ma między 3,75 a 4,28 mld lat.

Kamień ma porowatą strukturę, w której uwidaczniają się liczne włókna i węzły. W 2017 r. naukowcy postawili hipotezę, że to skutek działania bakterii. Tamta praca została poddana krytyce – inni badacze zwrócili uwagę, że opisana struktura znaleziska może być również pochodzenia nieorganicznego.

Kiedy powstały pierwsze bakterie?

Dr Papineau nie dał jednak za wygraną. Wraz z zespołem przeprowadził dalsze badania skały. Ich rezultaty zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym „Science Advances”.

Badacze użyli laserowego mikroskopu wykorzystującego spektroskopię Ramana. To technika badawcza pozwalająca ustalić skład chemiczny badanej próbki. Cyfrowo zrekonstruowali również jej wewnętrzną strukturę z pomocą superkomputera, który przetworzył tysiące zdjęć jej kawałków. Próbka została wpierw pocięta na części o grubości 100 mikrometrów, czyli tysięcznych części milimetra.

Badanie przyniosło istotny rezultat. W próbce został znaleziony charakterystyczny kształt – prawie centymetrowej długości „łodyga” z równoległymi „gałęziami” po obu stronach. Zdaniem badaczy musi ona być pochodzenia biologicznego, ponieważ coś takiego nigdy nie powstałoby wyłącznie w wyniku reakcji chemicznych.

Kiedy pojawiło się życie na Ziemi?

– Nasze badanie zdecydowanie sugeruje, że od 3,75 do 4,28 mld lat temu na Ziemi istniało już sporo różnych typów bakterii – komentuje Papineau. – To oznacza, że życie mogło pojawić się na naszej planecie już 300 mln lat po jej powstaniu – dodaje. Czyli już 4,2 mld lat temu!

Odkrycie jest istotne dla poszukiwania życia pozaziemskiego. – We właściwych warunkach życie może pojawić się naprawdę szybko – zauważa Papineau. – A to zwiększa szanse na jego istnienie na egzoplanetach, czyli planetach pozasłonecznych – podsumowuje.

To był kluczowy moment w historii świata, ale kiedy do niego doszło?

Pojawienie się na Ziemi pierwszych form życia zdolnych do fotosyntezy doprowadziło do wzrostu tlenu w powietrzu. Naukowcy szacują, że dopiero po 400 milionach lat życie na naszej planecie mog...

Naukowcy przedstawili również dowody na to, jak odżywiały się pierwsze bakterie. Znalezione w skale substancje chemiczne wskazują, że stosowały wersję fotosyntezy, w której nie powstawał tlen, natomiast wykorzystującą żelazo, siarkę, a być może również dwutlenek węgla.

Historia początków życia

Zagadką jest wciąż, jak doszło do pojawienia się na Ziemi węgla, azotu i siarki. To pierwiastki, które są potrzebne do powstania życia. Jedna z teorii głosi, że Ziemia „pożarła” inną planetę i dzięki temu powstało na niej życie. 4,4 mld lat temu ciało niebieskie rozmiarów Marsa wbiło się w Ziemię. Jednym z efektów było „odłupanie” z jej powierzchni Księżyca.

Inna teoria mówi, że to asteroida mogła być źródłem życia na Ziemi. A konkretnie chodzi o tzw. planetoidy klasy S, do których należą bogate w krzem obiekty. Przykładem może być asteroida Itokawa, przebadana przez japońską sondę Hayabusa. Okazało się, że na powierzchni asteroidy jest woda i materia organiczna. Jej składniki mogły być prekursorami życia na Ziemi.

Badania nad początkami życia

Możliwość powstania prostych organizmów z materii nieożywionej przewidywał już Karol Darwin. „Powstanie białka oraz jego złożonych polimerów poza organizmem jest w obecnych warunkach geofizycznych Ziemi nie do pomyślenia. Jednak mogło się to stać we wczesnym okresie, jeszcze przed powstaniem organizmów. W jakimś ciepłym bajorku, wypełnionym wszelkimi rodzajami soli amonowych i fosforowych, z dostępem światła, gorąca, elektryczności...” – pisał.

Eksperymenty dotyczące tego, jak powstało życie prowadzili m.in. Stanley Miller i Harold Urey. Była to symulacja warunków, jakie prawdopodobnie panowały w atmosferze i w oceanach młodej Ziemi. Wyładowania elektryczne zachodziły wówczas w mieszaninie metanu, amoniaku, wodoru i wody. W 1953 roku Stanley Miller znalazł pośród powstałych związków chemicznych aminokwasy, podstawowe składniki budulcowe białek.

Źródło: Science Advances.

1 z 1

Życie na Ziemi pojawiło się o wiele wcześniej, niż sądzili naukowcy. Kiedy powstało? (fot. Dominic Papineau)

Życie na Ziemi pojawiło się o wiele wcześniej, niż sądzili naukowcy. Kiedy powstało? (fot. Dominic Papineau)