Biolodzy nie są w pełni zgodni co do tego, gdzie dokładnie pojawiło się pierwsze życie na Ziemi. Mogło ono powstać na dnie oceanu, w płytkich basenach skalnych lub z bloków konstrukcyjnych dostarczonych przez uderzenia asteroid — a może wszystkie z powyższych. Wiemy, że całe życie na Ziemi potrzebuje wody, aby przetrwać, więc prawdopodobnie to właśnie ona wyewoluowała jako pierwsza. Ale sama woda nie wystarczy, by zapoczątkować życie; potrzebuje ono również energii.
Dziś większość żywych istot czerpie energię z metabolizowania cukrów, ale te cząsteczki nie istniały 3,7 miliarda lat temu, kiedy życie po raz pierwszy ewoluowało.
Jakie więc źródła energii były dostępne, by pomóc pojawić się pierwszym mieszkańcom Ziemi?
Podczas eonu Hadean (około 4,6 mld do 4 mld lat temu), Ziemia była w dużej mierze światem oceanów, z okazjonalną wyspą wulkaniczną wystającą z wody. Jedną z teorii na temat pochodzenia życia jest to, że promieniowanie ultrafioletowe (UV) od słońca pomogło stworzyć złożone cząsteczki w płytkich basenach skalnych na wyspach wulkanicznych, powiedział Eloi Camprubi-Casas (otwiera się w nowej zakładce) , biolog, który bada pochodzenie życia na Uniwersytecie Texas Rio Grande Valley.
"UV [promieniowanie] jest świetne, ponieważ jest tak energetyczne, że wygeneruje zjonizowane cząsteczki, czyniąc je bardziej reaktywnymi" i bardziej prawdopodobne, że połączą się w większe, bardziej złożone cząsteczki potrzebne do wygenerowania bloków konstrukcyjnych dla życia, Camprubi-Casas powiedział Live Science. Jednakże, "promieniowanie UV generuje problem z rozbiciem wszystkiego, co masz", jak również, Camprubi-Casas powiedział. Tak więc, nawet jak złożone cząsteczki tworzyły się, one również uległyby degradacji z powodu promieniowania słonecznego.
Dlatego Camprubi-Casas i jego koledzy podejrzewają, że powstanie życia miało miejsce gdzieś daleko od tych ciepłych stawów — na dnie morza, gdzie gorąca, alkaliczna woda mieszała się z chłodną, kwaśną wodą, tworząc zupę energii chemicznej, która mogła dostarczyć iskry dla ewolucji życia.
Głęboko pod powierzchnią oceanu, na granicach płyt powstają obszary aktywności geotermalnej, gdy magma wznosi się z płaszcza Ziemi. Zimna woda oceaniczna wnika w szczeliny tych gorących obszarów i rozpuszcza minerały w skałach. Kiedy gorąca woda wypływa z pęknięć i spływa do zimnego oceanu, minerały wytrącają się, tworząc "kominy" materiału organicznego" - wyjaśnił Camprubi-Casas. Płyn ten jest wysoce zasadowy i zawiera dużo wodoru, a w okresie Hadeanu ziemska atmosfera pękała od dwutlenku węgla, którego duża część rozpuściła się w oceanie, czyniąc go lekko kwaśnym.
Kiedy woda z kominów hydrotermalnych połączyła się z dwutlenkiem węgla rozpuszczonym w wodzie, powstałe cząsteczki stały się "znacznie bardziej aktywne chemicznie i można zacząć dodawać azot, aby stworzyć aminokwasy lub dodawać azot i tlen, aby utworzyć bloki konstrukcyjne DNA" - powiedział Camprubi-Casas.
Dostarczanie elementów składowych życia z kosmosu
Jedna z teorii dotyczących pochodzenia życia na Ziemi zakłada, że jego składniki zostały dostarczone przez uderzenia asteroid, które były bardziej powszechne w epoce Hadean niż obecnie. Na asteroidzie, warstwa lodu chroniłaby cukry proste i małe aminokwasy — surowe składniki potrzebne do prebiotycznej chemii — od wielu ostrych promieniowań słonecznych, powiedział Partha Bera (otwiera się w nowej zakładce) , naukowiec w NASA's Bay Area Environmental Research Institute.
"Te ciała dostają wystawione na działanie promieni słonecznych przez miliony lat i produkują rodniki — aktywne składniki —, które mogą reagować ze sobą nawet w niskiej temperaturze", Bera powiedział Live Science. Rodniki to atomy, cząsteczki lub jony z dodatkowym elektronem, co czyni je gotowymi do reakcji ze wszystkim.
Według tej hipotezy, kiedy asteroidy uderzyły w Ziemię, wysoce reaktywne cząsteczki zmieszałyby się z innymi prostymi cząsteczkami w oceanie, tworząc złożoną chemię potrzebną do zapoczątkowania życia. W tym przypadku, źródłem energii byłoby również ciepło geotermalne, powiedział Bera.
Ponieważ istnieje bardzo niewiele (i małych) próbek skał z tego okresu w historii Ziemi, nie można dokładnie określić, które źródło energii — słońce, chemia geotermalna czy ciepło geotermalne — zapoczątkowało ewolucję życia. Ale badania w laboratoriach i wiele ożywionych dyskusji pomoże nam uporządkować nasze możliwe początki.
