Ωκεανοί-Διάστημα

Γράφει ο Ιωσήφ Μακρής Βιολόγος – Ωκεανογράφος M.Sc Το βασικό ερώτημα στην επιστήμη της βιολογίας, είναι το πώς δημιουργήθηκε και από πού προήλθε η ζωή στον πλανήτη μας; και μιλώντας για γεωλογικούς χρόνους, πώς εξελίχθησαν τα πράγματα από την περίοδο όπου η Γή ήταν ένας αφιλόξενος κόσμος; Η Γη έχει ηλικία 4,5 δισεκατομμυρίων χρόνων, σήμερα είναι γεμάτη με έμβια όντα τα οποία προκύπτουν από την αναπαραγωγή των προϋπαρχόντων οργανισμών. Ζωντανούς οργανισμούς συναντάμε και σε ακραία περιβάλλοντα τόσο στην ξηρά, αλλά και σε υδάτινα οικοσυστήματα, εκεί όπου οι διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες δεν θα επέτρεπαν την ύπαρξη ζωής όπως εμείς (μέχρι πρόσφατα) γνωρίζαμε. Είναι γνωστό σε όλους ότι η ζωή προέρχεται από τη ζωή. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Γνωρίζουμε οργανισμούς που μοιάζουν με απλά βακτήρια από τα διάφορα απολιθώματα ηλικίας μέχρι και 3,8 δισεκατομμυρίων ετών, σχεδόν τόσο αρχαία όσο και οι ίδιοι οι ωκεανοί. Όσο πρωτόγονοι και να είναι, η ζωή έπρεπε να ξεκινήσει από κάπου. Πώς δημιουργήθηκε η ζωή στον πλανήτη μας; πώς προέκυψαν οι απόγονοι; θα μπορούσε η ζωή στον πλανήτη μας να ξεκίνησε μόνη της και αυθόρμητα; θα μπορούσε να είναι τόσο απλό; Κάποια δελεαστικά στοιχεία δείχνουν ότι θα μπορούσε να είναι έτσι. Με άλλα λόγια και σύμφωνα με την αβιογένεση, τα πρώτα ζωντανά κύτταρα προέκυψαν ως αποτέλεσμα της πολύπλοκης χημικής εξέλιξης στον πλανήτη μας πριν δισεκατομμύρια χρόνια. Δεδομένου όλες οι μορφές ζωής εξαρτώνται από οργανικά μόρια (πολύπλοκες χημικές ενώσεις με βάση τον άνθρακα), το πρώτο βήμα για την προέλευση της ζωής θα πρέπει να ήταν ο σχηματισμός αυτών των μορίων. Σήμερα, οι ζωντανοί οργανισμοί είναι αυτοί που παράγουν μέσα στα κύτταρα τους τα οργανικά αυτά μόρια, επομένως, το ερώτημα μας είναι από πού προήλθαν αυτά τα μόρια αν δεν υπήρχαν τα έμβια όντα στην πρώιμη Γη μας; Υπόθεση των Α.Ι. Oparin και JBS Haldane Στη δεκαετία του 1920 s οι Α.Ι. Oparin και JBS Haldane υπέθεσαν ότι τα οργανικά μόρια θα μπορούσαν να προέκυψαν αυθόρμητα σε συνθήκες της πρωτόγονης Γης Η Γη πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια είχε μία εντελώς διαφορετική μορφή από την σημερινή, οι ωκεανοί ήταν σχετικά ρηχοί, η χημική σύσταση της ατμόσφαιρας ήταν κυρίως διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και υδρατμοί (ενώ σήμερα αποτελείται από 20 % οξυγόνο, από 1 % άλλα αέρια και 80% άζωτο). Πιθανόν η αρχαία και πρωτόγονη αυτή ατμόσφαιρα να είχε στην σύσταση της τοξικές ουσίες όπως το μεθάνιο, την αμμωνία και το υδρόθειο (η χημική ουσία που ευθύνεται για την άσχημη μυρωδιά στα χαλασμένα αβγά), καθώς επίσης και άλλες απλές χημικές ενώσεις. Να τονίσουμε ότι δεν υπήρχε οξυγόνο στην πρωτόγονη ατμόσφαιρα, διότι πολύ απλά δεν υπήρχαν τα φυτά για να παράγουν οξυγόνο μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. Το οξυγόνο στην σημερινή ατμόσφαιρα με την μορφή – χημική δομή του όζοντος, μας προστατεύει από τις υπεριώδεις ακτινοβολίες προερχόμενες από το διάστημα, τον ήλιο μας. Καταλαβαίνουμε λοιπόν ότι η πρωτόγονη Γη βομβαρδιζόταν συνεχώς από τεράστια ποσά υπεριώδους ακτινοβολίας. Οι έντονες ηλεκτρικές καταιγίδες ήταν συχνές, καθώς επίσης και η έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα. Η υπόθεση του Oparin – Haldane βασίζεται σε αυτήν την ακτινοβολία, τον ηλεκτρισμό και την παροχή θερμότητας μέσω της ηφαιστειακής δραστηριότητας, αναγκαία για την απαιτούμενη ενέργεια για την δημιουργία των πρώτων απλών οργανικών μορίων στην πρωτόγονη ωκεάνια ‘’σούπα’’. Πειράματα των Stanley L, Miller και Harold C. Urey Στη δεκαετία του 1950, τα πειράματα των Stanley L, Miller και Harold C. Urey προσκόμισαν αποδεικτικά στοιχεία για την υποστήριξη της υπόθεσης των Oparin - Haldane. Οι Miller και Urey επινόησαν μια συσκευή που μιμείται τις συνθήκες της πρώιμης Γης. Δημιούργησαν λοιπόν ένα μείγμα αερίων που θεωρείτο ότι μοιάζουν με αυτά της πρώιμης ατμόσφαιρας της Γης. Τα αέρια του πειράματος των Miller και Urey βομβαρδιζόντουσαν μέσα στην συσκευή από ισχυρούς ηλεκτρικούς σπινθήρες. Αυτή η διαδικασία κατέληξε στον αυθόρμητο σχηματισμό μιας ολόκληρης ποικιλίας οργανικών μορίων, όπως π.χ. τα αμινοξέα και ένα συστατικό των νουκλεϊκών οξέων. Το πείραμα έλαβε μέρος πολλές φορές με επιτυχία, καθώς επίσης και με άλλες υποθετικές εκδόσεις της πρωτόγονης ατμόσφαιρας. Επομένως, το συμπέρασμα είναι ότι είναι πιθανή η δημιουργία οργανικών (βιολογικών – βιομορίων), χωρίς την ύπαρξη έμβιων όντων. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα αρχικά οργανικά μόρια απαραίτητα για τη ζωή δεν προέρχονται και δεν δημιουργήθηκαν στην Γη. Τα οργανικά μόρια μπορούν να δημιουργηθούν στο διάστημα, σε μετεωρίτες στην διαπλανητική σκόνη, και σε κομήτες. Σύμφωνα με έρευνες, οι πλανητικοί επιστήμονες μας έχουν πει ότι στις αρχές του ηλιακού μας συστήματος θα μπορούσε να περιέχει πολλούς κόσμους με υγρό νερό, το οποίο αποτελεί το βασικότερο συστατικό της ζωής. Τα πρόσφατα στοιχεία από τα δύο εξερευνητικά ρόβερ της NASA πάνω στον ʼρη (Spirit και Opportunity) επιβεβαιώνουν τις προηγούμενες υποψίες ότι το νερό (τουλάχιστον περιοδικά) έρεε στον κόκκινο πλανήτη κατά το παρελθόν. Περαιτέρω, ο κομήτης Halley, πιστεύεται ότι περιέχει οργανική ύλη ισοδύναμη με περίπου 10% του συνόλου της ζωντανής ύλης στη Γη! Πρέπει να τονίσουμε ότι η αρχαία – πρώιμη γη χτυπήθηκε από ένα μπαράζ κομητών και μετεωριτών. Δεν είναι δύσκολο λοιπόν να εξηγήσουμε την παρουσία απλών οργανικών μορίων. Είναι όμως δύσκολο να εξηγήσουμε πώς τα μόρια αυτά οργανώθηκαν μέσα σε ζωντανά συστήματα - διαβίωσης (κύτταρα). Έχει βρεθεί ότι τα οργανικά μόρια τείνουν να συγκεντρώνονται μαζί, ένα συσσωμάτωμα δλδ, με τον ίδιο σχεδόν τρόπο που τα σταγονίδια του ελαίου συγκεντρώνονται στην επιφάνεια του νερού. Υπό τις κατάλληλες συνθήκες αυτά τα οργανικά συσσωματώματα μοιάζουν και είναι δυνατό να είχαν την μορφή απλών κυττάρων. Ειδικότερα, αν ένα μείγμα λιπιδίων - το κύριο συστατικό της κυτταρικής μεμβράνης - και το DNA (γενετικό υλικό) επανειλημμένα ξηραίνονται και εμποτίζονται ξανά, το λιπίδιο τείνει να περιβάλλει το DNA. Το αποτέλεσμα είναι μια φυσαλίδα νερού που περιβάλλεται από μία μεμβράνη - όπως μία στρώση λιπιδίου, με άλλα λόγια, ένα ‘’πρωτοκύτταρο’’. Από καιρό οι σκέψεις των επιστημόνων συγκεντρώνονταν στην άποψη ότι η ζωή ίσως προέκυψε για πρώτη φορά σε ρηχά νερά – λιμνούλες κοντά στις ακτές. Εκεί λοιπόν η υπεριώδη ακτινοβολία δεν θα μπορούσε να φιλτράρεται από το νερό, έτσι θα υπήρχε η μέγιστη ποσότητα ενέργειας διαθέσιμη για την δημιουργία των πρώτων οργανικών μορίων. Έχει επίσης προταθεί ότι η ζωή δεν προέκυψε σε ρηχές περιοχές, αλλά σε ζεστά νερά - λιμνούλες στην Γη μετά από την πρόσκρουση των κομητών (οι οποίοι αποτελούνται κυρίως από πάγο). Μια άλλη υπόθεση, αν και πολύ αμφιλεγόμενη, είναι ότι η ζωή ξεκίνησε σε υδροθερμικούς πίδακες – αναβλύσεις (hydrothermal vents). Η ιδέα αυτή είναι ότι η ενέργεια προερχόμενη από την θερμότητα της ηφαιστειακής δραστηριότητας μέσα από τις ωκεάνιες πλάκες – ρήγματα (mid ocean ridges) συνέβαλε στον σχηματισμό των πρώτων οργανικών μορίων. Η δημιουργία της ζωής και νέων οργανισμών θα συνεχιστεί στον πλανήτη μας, ωστόσο είναι μία διαδικασία όπου ο άνθρωπος μπορεί να επηρεάσει με αρνητικό τρόπο μέσω της εξαφάνισης των ζωντανών και σπάνιων οργανισμών. Οι λόγοι είναι γνωστοί: Η υπεραλίευση, το παράνομο κυνήγι, η έλλειψη σωστής διαχείρισης και σεβασμού προς το περιβάλλον, η ρύπανση και η μόλυνση, η καταστροφή των ενδιαιτημάτων και πολλά άλλα.