Det er let at tage det liv, som vores planet vrimler med, for givet, men dets eksistens rejser et meget vanskeligt spørgsmål:Hvor kom livet på Jorden fra?
Før 1860'erne, da Louis Pasteur udviklede sin kimteori om sygdom, var den almindelige konsensus, at liv spontant kunne skabes. For eksempel, hvis du forlod hvedekorn ude, ville det gyde babymus. Vand, der blev stående i dagevis, ville føde organismer som alger. I dag ved vi, at nyt liv ikke vil generere ud af ingenting, men dette skyldes i høj grad Pasteurs arbejde [kilde:Abedon].
Pasteur viste os, at mikroorganismer, der ikke er i stand til at opdage af menneskelige sanser, lever overalt omkring os. Dette førte til hans kimteori, som siger, at menneskers sundhed er udsat for angreb af disse mikroorganismer, og at disse angreb kan resultere i, hvad vi opfatter som sygdom.
Men hans arv inkluderer også en havændring i menneskelig forståelse af livets tilblivelse. Efter at Pasteur afslørede bakteriernes natur, dræbte han effektivt den nu tilsyneladende overtroiske idé om, at organisk liv kan generere spontant ud af uorganisk materiale. Ironisk nok er videnskaben vendt tilbage for at udforske netop dette koncept som en mulighed igen som en af to hovedkonkurrerende forklaringer på livets oprindelse på Jorden.
Konceptet, som livet spontant kan have genereret, kaldes abiogenese . I den fjerne fortid opstod forstadier til liv som aminosyrer og proteiner fra en ursuppe og formåede at indrette sig selv i selvreplikerende præcellulære livsformer. Denne begyndelse af livet komponerede og transskriberede til sidst det DNA, der danner grundlaget for den genetiske kode for livsprocesser i dag. Det er en fantastisk idé – og en som mange inden for og uden for det videnskabelige samfund kritiserer.
I det andet hjørne er abiogenesis' vigtigste – og lige så fantastiske – rival som forklaring på livets oprindelse på Jorden. Dette koncept, panspermia , siger, at livet ikke begyndte her på Jorden, men andre steder i universet eller solsystemet. Livet blev båret her, i et køretøj som en asteroide fra en anden planet, og tog fat på nogenlunde samme måde, som et frø gør i frugtbar jord. Sandsynligvis mere præcist ville livet have spredt sig som en epidemisk sygdom i en form, der ligner de bakterier, som Pasteur afslørede.
Ingen kan være sikker på, hvilken af dem der i tilstrækkelig grad forklarer livets oprindelse på Jorden, men utroligt nok har begge vist sig at være mulige. I denne artikel vil vi se på sagen hver især. Først vil vi se på et fælles problem, som begge teorier deler.
På omtrent samme tidspunkt, som Pasteur udviklede sin kimteori, introducerede Charles Darwin sin evolutionsteori til verden. Det ville bidrage med, hvad der udgør et logisk køreplan i søgen efter det første liv på Jorden. I "Arternes oprindelse" refererer Darwin til Sir John Herschells beskrivelse af livets tilblivelse på jorden som "mysteriets mysterium" og foreslår, at arterne på Jorden i dag ikke blev skabt uafhængigt. I stedet udviklede de sig i stadigt voksende antal fra tidligere arter gennem evolutionsprocessen ved naturlig udvælgelse [kilde:Darwin]. Kernen i denne tankegang er implikationen, at alle organismer kunne have udviklet sig fra en enkelt fælles forfader. Således begyndte den moderne undersøgelse af livets oprindelse på Jorden.
Darwins arbejde blev bygget på et allerede eksisterende system for biologisk klassificering foreslået i 1753 af den svenske biolog Carl von Linne (kendt som Linnaeus). Linné udviklede taksonomi , et system til klassificering af organismer generelt baseret på fysiske træk, fra den smalleste taxon (arter) til en gruppe af beslægtede arter (slægt) og i stadig bredere taxa op til kongerigerne af planter og dyr (og oprindeligt mineraler) [kilde:Pidwirny]. Dette biologiske klassifikationssystem har i sig selv udviklet sig over tid, hvor antallet af kongeriger udvides, og det bredeste taxon, domæner, er etableret for at kategorisere celler som eukaryote (indeholder celler med DNA i en kerne), bakterier og archaea (domænet af ekstremofiler).
Med tiden er taksonomien blevet mere nøjagtig gennem anvendelsen af genetik. Dette hybridfelt kaldes fylogeni , hvor organismernes indbyrdes slægtskab etableres ud fra deres fælles DNA. For eksempel deler de relaterede gener (dem, der udfører lignende funktioner), fundet hos mennesker og nogle typer mus, så meget som 90 procent lighed i deres DNA-sekvenser [kilde:Stubbs]. Genetisk sammenligning af chimpanser og mennesker giver omkring 95 procent lighed [kilde:Pickrell]. Disse ligheder er betydelige, men fylogeni har bekræftet, hvad Linnaeus, Darwin og utallige andre videnskabsmænd længe har postuleret - at alt levende på Jorden er beslægtet.
Systemet, der bruges til at klassificere levende ting, ligner meget et træ, med de tidlige organismer, der udgør rodstrukturen, og forskellige taxa indsnævres i stammen, store grene, mindre grene og til sidst i bladene, der repræsenterer de næsten 2 millioner arter, der pt. klassificeret af videnskab [kilde:O'Loughlin]. Denne repræsentation kaldes ofte livets træ . Men efterhånden som fylogeni er kommet mere og mere i brug, har det vist sig, at rødderne af livets træ måske er noget atypiske.
Den genetiske sammenligning af organismer leveret af fylogeni har afsløret en alvorlig hindring for at spore livets træ tilbage til den fælles forfader, som tidligere biologer ikke kunne se. Jagten på den fælles forfader -- og selve ideen om at en eksisterede -- er baseret på genetisk fordeling via vertikal genoverførsel . Herigennem føres generne videre fra den ene generation til den næste gennem seksuel eller aseksuel reproduktion. Enten giver en eller to organismer anledning til en anden, der arver en kopi af sig selv eller en forudsigelig kombination af deres gener. Over tid kan organismer i sidste ende divergere til helt forskellige arter eller endda kongeriger, som mennesker fra aber (eller endnu længere tilbage, hvor slægten, der gav anledning til fugle, afveg fra bakteriernes), men denne horisontale overførsel af gener efterlader stadig en spor af genetiske brødkrummer, vi kan følge for at spore vores oprindelse.
At gener kun blev overført vertikalt var den fremherskende opfattelse af videnskabsmænd indtil 1950'erne, hvor en anden type genoverførsel blev opdaget. Horisontal eller lateral genoverførsel er et andet middel til, at en organisme opnår en andens gener, men snarere end forældre til afkom, er denne metode til genetisk distribution baseret på, at en organisme effektivt absorberer en anden organismes DNA hel og intakt [kilde:Wade]. To organismer kan skabe en tredje, tilsyneladende ubeslægtet hybridorganisme med begge gener, men ikke på nogen måde magen til den ensartede kombination af gener, der forekommer under reproduktion. I stedet kan en større organisme praktisk talt spise en anden organisme og beholde den anden organismes genetiske kode ved at bruge den første organismes kode for sig selv. Mitokondrierne, den del af cellen, der er ansvarlig for at omdanne sukker til den energi, der bruges til at drive cellulære funktioner i eukaryote dyr, menes engang at have eksisteret som en uafhængig organisme [kilde:Wade]. Gennem lateral overførsel absorberede en gammel eukaryot det og beholdt sin genetiske sammensætning.
Tidligt i Jordens historie mener mikrobiologer nu, at lateral overførsel var almindelig, hvilket gav rødderne af livets træ ikke en direkte linje opad fra et enkelt frø, men snarere en række umuligt krydsede, praktisk talt usporbare linjer blandt encellede organismer. Søgningen efter en enkelt fælles forfader blev givet endnu et slag efter forskning viste ekstremofiler, organismer, der er i stand til at overleve under barske forhold og kandidater til de tidligste livsformer på Jorden, sandsynligvis udviklet sig fra andre bakterier og senere tilpasset deres miljøer [kilde:Zimmer]. Dette tyder på, at de er mindre gamle end tidligere antaget.
Men uanset om vi udviklede os fra en enkelt fælles forfader eller mange, er spørgsmålet tilbage, hvordan begyndte livet på Jorden? Vi kommer tættere på svaret på næste side.
Her kommer vi så at sige tilbage til begyndelsen. I 1950'erne søgte en kandidatstuderende ved University of Chicago ved navn Stanley Miller at genskabe forholdene på Jorden for cirka 3,8 milliarder år siden, omkring det tidspunkt, hvor fossiloptegnelsen først viste liv [kilde:Zimmer]. Miller designede et genialt og nu berømt eksperiment, hvor han tilføjede omtrentlige målinger af brint, metan og ammoniak i en kolbe med vand. Dette grundstof og forbindelser blev anset for at være fremherskende i atmosfæren på den unge Jord. Da Miller simulerede lyn ved at tilføje en gnist, fandt han ud af, at opløsningen i hans kolbe nu indeholdt noget, den ikke havde før:aminosyrer.
Aminosyrer kaldes almindeligvis livets byggesten, da de danner grundlaget for proteiner, som er nødvendige for organismers struktur og funktioner. Millers eksperimenter har holdt stand. For eksempel blev et eksperiment, der inkluderede svovlbrinte og en dampstråle, som simulerer tilstedeværelsen af vulkansk aktivitet, senere fundet at være en ret præcis tilnærmelse af den tidlige Jord fra forskning, der kom efter Millers død [kilde:NASA]. En anden impliceret formaldehyd som en katalysator for livets oprindelse [kilde:Science Daily]. Disse eksperimenter gav endnu mere overbevisende beviser for, at liv på Jorden opstod fra abiogenese.
Grundlaget for abiogenese er, at præcellulært liv engang eksisterede på Jorden. Disse forstadier til livet samlede sig ud fra de aminosyrer, der var til stede i den oprindelige suppe, genskabt af Miller, og blev de proteiner, der giver struktur til celler og fungerer som enzymer for cellulære processer. På et tidspunkt dannede disse proteiner genetiske skabeloner, så de kunne replikeres og organiseres i organeller som ribosomer , som transskriberer molekyler fra disse skabeloner [kilde:Science Daily]. Til sidst kom disse processer sammen for at skabe DNA, som danner grundlaget for cellulært liv.
Abiogenese som teori for livets oprindelse fik et løft i 1980'erne, da forsker Thomas Cech beviste, at RNA både kan fungere som bærer af genetisk kode såvel som et enzym, der katalyserer denne kode til skabelsen af molekyler. Dette fund gav anledning til RNA-verdenen hypotese , som er ideen om, at aminosyrer først blev dannet til de proteiner, der udgør ribonukleinsyre (RNA), som tog over og begyndte at replikere sig selv og generere nye kombinationer af proteiner, der skabte nyt præcellulært – og i sidste ende cellulært – liv.
Under abiogenese blev organisk liv skabt tilfældigt fra livets uorganiske komponenter. Dens videnskabelige konkurrent forestiller sig en anderledes begyndelse til livet på Jorden.
Princippet bag panspermia er, at liv opstod uden for Jorden og rejste til vores planet og fandt et gæstfrit klima, hvor det kunne trives og til sidst udvikle sig til liv på Jorden.
Panspermi er et gammelt koncept, der går så langt tilbage som begrebet taksonomi, da den franske historiker Benoit de Maillet foreslog, at livet på Jorden var resultatet af bakterier "sået" fra rummet [kilde:Panspermia-Theory]. Siden da har forskere fra Stephen Hawking til Sir Francis Crick (som opgav sin tidlige støtte til RNA-verdenshypotesen) haft den tro, at livet på Jorden opstod væk fra denne planet.
Teorien om panspermi falder i tre brede kategorier. Livet rejste via rumaffald fra et sted uden for vores solsystem, konceptet lithopanspermia , eller fra en anden planet i vores solsystem, ballistisk panspermia . Den tredje hypotese, rettet panspermi , hævder, at livet på vores planet blev spredt målrettet af allerede etableret og intelligent liv [kilde:Panspermia-Theory].
Som panspermihypoteser går, ballistisk panspermi (også kaldet interplanetær panspermia ) nyder den bredeste accept i det videnskabelige samfund. Klumper af andre planeter har længe bombarderet Jorden i form af meteoritter. Faktisk bærer en meteorit, ALH84001, opdaget i Antarktis i 1984, hvad nogle videnskabsmænd opfatter som spor af liv eller forløbere for liv som aminosyrer. Det er blevet beregnet til at være brudt fra Mars for mere end 4 milliarder år siden [kilde:Thompson].
Efter undersøgelse af ALH84001, astrobiologer - Forskere, der studerer potentialet for liv i rummet - fandt ud af, at mindst fire spor af gammelt liv, fra hvad der så ud til at være fossiliserede mikrober til en form for magnetiske bakterier [kilde:Schirber]. Siden resultaterne blev offentliggjort i 1996, er tre af de spor af liv fundet i meteoritten blevet udelukket. Men om det sidste spor, kæder af magnetit, er mineralske eller biologisk produceret af gamle Mars-bakterier, er fortsat under debat.
Mars er den mest sandsynlige kandidat for ballistisk panspermia. Arrangementet af Mars og Jordens kredsløb omkring solen gør det omkring 100 gange lettere for en sten at rejse fra Mars til Jorden end omvendt [kilde:Chandler]. Og i løbet af Jordens historie anslås omkring 5 billioner sten at have foretaget rejsen [kilde:NASA]. Hvad mere er, i deres tidlige historie var Jorden og Mars på samme måde egnede til at være vært for liv, begge med våde atmosfærer og vand på deres overflader.
På trods af alle disse beviser er juryen stadig ude på, hvordan livet begyndte på Jorden. Læs nogle kritikpunkter af panspermi og abiogenese på næste side.
Mens eksperimenterne udført af Stanley Miller og andre, der har bygget på hans arbejde, viser, at liv kan være opstået fra en ursuppe, forbliver denne mulighed teoretisk. Der er ingen beviser for præcellulært liv på Jorden; derudover påpeger kritikere af RNA-verdenhypotesen, at de eksperimenter, der understøtter koncepterne, blev udført med biologisk skabt RNA. RNA kan både fungere som en skabelon for selvreplikation og et enzym til at udføre den proces, men disse fund er blevet udført i kontrollerede laboratorieforsøg. Dette beviser ikke nødvendigvis, at sådanne delikate handlinger kunne ske i havene på den gamle Jord.
Af årsager som disse er RNA-verdenshypotesen stort set blevet forladt af fortalere for abiogenese til fordel for andre hypoteser, som den samtidige udvikling af både proteiner og genetiske skabeloner eller udviklingen af liv omkring undersøiske åbninger, der ligner dem, der i dag er beboet af nutidens ekstremofiler. Men der er én kritik, som enhver abiogenese-hypotese har svært ved at overvinde:tid. DNA-baseret liv menes at have udviklet sig på Jorden begyndende for omkring 3,8 milliarder år siden, hvilket giver præcellulære livsformer omkring 1 milliard år til at udføre tilfældige processer med at kode nyttige proteiner og samle dem til forløberne for cellulært liv [kilde:Discovery Nyheder]. Kritikere af abiogenese siger, at det simpelthen ikke er tid nok til, at uorganisk stof bliver det teoretiserede præcellulære liv. Et estimat antyder, at det ville tage 10^450 (10 til 450. potens) år for et nyttigt protein at blive tilfældigt skabt [kilde:Klyce].
Dette er en forhindring, der gør panspermia til en attraktiv forklaring:Den forklarer ikke livets oprindelse, blot oprindelsen til livet på Jorden. Panspermihypoteser modsiger ikke nødvendigvis abiogenese; de flytter blot oprindelsen andetsteds. Alligevel er juryen stadig ude på flere vigtige faktorer, der skal være på plads, for at panspermia er korrekt. Er det for eksempel muligt for mikrobielt liv at overleve under de barske forhold, man finder på turen gennem rummet, indsejlingen til Jordens atmosfære og påvirkningen af Jordens overflade?
Nogle nyere hypoteser tyder på, at det ikke behøver at overleve. En forsker postulerer, at døde stumper af DNA kunne være ankommet til Jorden via ballistisk panspermi og blev replikeret gennem en kickstartet proces, der ligner RNA-verdenen [kilde:Grossman]. Andre forskere sigter mod at gennemsøge Mars for fossilt liv og sammenligne ethvert genetisk materiale med det, der findes universelt på Jorden for at bestemme forholdet [kilde:Chandler].
Men hvis livet på Jorden begyndte et andet sted og rejste til vores planet, er spørgsmålet stadig tilbage:Hvad er livets oprindelse?
Sidste artikelProkaryote vs. eukaryote celler:Hvad er forskellen?
Næste artikelHusker vi dårlige tider bedre end gode?