vineri, 25 martie 2011

Inceputul: Terra si Viata - ceea ce suntem si unde locuim

In postul de fata voi urmari modul in care viata a aparut pe Pamant, voi explica cum materia "ne-vie" in anumite conditii atmosferice si aflata intr-un anumit mediu poate forma structuri ordonate si in cele din urma celule vii, cat si felul in care s-a format (in linii mari) planeta mama. Voi reveni si cu un alt articol unde voi prezenta mai amanuntit compozitia planetei dar si cu alte detalii legate de geneza ei.

Mentionez ca acesta abordare asupra aparitiei vietii exclude teoria creationista (religioasa), insa nu doreste sa excluda sau nege existenta unui Dumnezeu.

Sa incepem cu o scurta prezentare a moduluyi in care s-a format Pamantul, pentru a putea sa ne facem o idee asupra conditiilor prezente acum aprox 4 miliarde de ani, cand viata a inceput sa se formeze.

Sistemul Solar s-a format dintr-un nor rotativ de praf stelar si gaze numit nebuloasa solara (vezi poza de mai jos) ce orbita in jurul Caii Lactee. Compozitia principala continea hidrogen si heliu - format in urma Big-Bangului (model pe care il voi prezenta intr-un articol viitor !) si elemente grele aruncate in spatiu de catre supernove. Din norul acesta rotativ s-a nascut Soarele si acum aprox 4,6 miliarde ani si Pamantul - caruia i-a mai luat vreo 20 de milioane de ani pana sa capete o forma si compozitie stabila.

Luna, satelitul natural al Pamantului, s-a format ceva mai tarziu (30 - 70 milioane ani), in urma impactului Terrei tinere cu o planeta mai mica (cam cat Marte). Teoria a fost confirmata dupa datarea rocilor lunare aduse "acasa" de programul Apollo cat si de faptul ca Luna are un miez metalic foarte mic fata de al Pamantului (densitatea Lunii este foarte mica - verificata prin atractia ei gravitationala).  Alte consecinte ale impactului gigant cu acea planeta (denumite uneori Theia) a fost imprastierea atmosferei initial formate, inclinarea axei Pamantului la 23.5 grade, si posibil cresterea vitezei de rotatie (deoarece impactul a avut loc sub un anumit unghi).

Ramasa fara atmosfera, Terra a inceput sa raceasca rapid in urma coliziunii, astfel in aproximativ 150 milioane ani o crusta a inceput deja sa fie prezenta. Insa datorita temperaturii inca ridicate de la suprafata, de aprox 1600 grade, si a temperaturii si mai mari de sub aceasta, aburi incep sa fie eliberati la suprafata impreuna cu gaze aruncate de vulcani si a inceput sa se reformeze o atmosfera.

In acelasi timp, planeta era bombardata de comete si asteroizi - care au fost "importatorii" principali ai apei si nu numai, aducand cu ei si dioxid de carbon, amoniac, metan, etc.

Pe masura ce planeta se racea, au inceput sa se formeze nori, nori care au adus ploaia, ploaia formand oceanele (acum aprox. 4.2 miliarde ani). Astfel noua atmosfera avea vapori de apa, dioxid de carbon, nitrogen, si alte gaze. Soarele, o tanara stea pe vremea aceea, lumina doar la 70% din capacitatea de astazi insa era suficient cat sa incalzeasca "supa" de suprafata deasupra punctului de inghet (in timpul "zilei").

Acestea fiind spuse... sa ne concentram asupra aparitiei vietii, in aceste conditii aspre, in acest mediu toxic, bombardat inca de diferite corpuri ceresti care se intersectau cu orbita planetei.

Pentru ca mici molecule sa se poata, catalizatorul a fost activitatea electrica din atmosfera, fulgerele.

Conditiile diferite de temperatura intre zi si noapte, adica intre peste si sub 0 grade au batatorit mai departe drumul spre "viata". O piatra de temelie in studiul legat de aparitia vietii a fost pusa de Miller si Urey prin experimentul facut in 1952 - 1953. Ei au aratat ca unii aminoacizi (caramida "vietii") au nevoie de temperaturi sub zero grade pentru a fi sintetizati, pe cand altii au nevoie de temperaturi de fierbere (obtinute in urma impactului cu diverse corpuri ceresti).

Acum sa prezentam experimentul facut de acestia si sa ne imaginam cum acelasi lucru se intampla acum cateva miliarde de ani, la o scara mult mai mare.

  • Materialele folosite au fost o serie de tuburi si eprubete din sticla sterilizate conectate intr-o bucla, in care se aflau : apa, metan, amoniac si hidrogen (pentru a simula atmosfera de atunci); si  niste electrozi.
  • Apa era incalzita pana la evaporare si electorzii erau folositi pentru a produce scantei (simulau fulgerele), apoi apa era racita si ciclul se repeta.
Schema experimentului (wiki): 

    Dupa o saptamana de experimentare continua, 10 - 15% din carbonul prezent in sistem (metan - CH4) era prezent sub forma de compusi organici (!!!), 2% din carbon formand aminoaicizi ce compun proteinele din celulele vii, mai precis Miller identificase sub 20 de aminoacizi din celulele vii insa testele facute recent pe mostre prelevate si prezervate de atunci au aratat ca a obtinut mult peste 20 (iar viata utilieaza doar...20).

    Una peste alta, experimentul lor a fost genial !

    In prezent, la peste 50 de ani de la acest experiment, cercetatorii au o parere putin diferita asupra compozitiei atmosferei initiale si astfel chimistul Jeffrey Bada a incercat ceva foarte asemanator cu ce a facut Miller. Bineinteles, rezultatul a fost mai mult decat asemanator ! Au rezultat produsi bogati in aminoacizi.

    Sigur, acestea nu sunt singurele incercari de a creea conditiile initiale si de a explica aparitia vietii, insa sunt cele mai importante. Toate celelalte teste au obtinut rezultate asemanatoare.

    In 1960, Sindey W Fox a studiat formarea peptidelor (aminoacizi care se "leaga" formand un lant - polimerizare) in conditii similare cu cele existente la inceputurile Terrei si a aratat ca aminoacizii formeaza spontan mici peptide. Aceste structuri tind sa formeze membrane sferice inchise, care arata multe caracteristici de baza a "vietii".

    Printre alte experimente si ipoteze care merita urmarite mentionez:

    - Ipoteza Eigen
    - Contributia Hoffman (recomand)
    - Ipoteza Wachtershauser
    - Teoria lui Clay

    Alte incercari de a explica aparitia vietii presupun o abordare inversa, descompunerea unui organism simplu (celule procariote) cat de mult se poate, prin eliminarea treptata a unor gene la fiecare generatie, pentru a discerne pragul minim necesar vietii. De aici s-au definit 3 stadii in evolutia vietii :


    1. monomeri biologici
    2. polimeri biologici
    3. evolutia de la molecule la celule


    Un alt punct de vedere demn de a fi mentionat este cel conform caruia organisme vii, simple, au fost aduse pe Pamant prin comete sau au fost atrasa de gravitatia planetei din spatiu.

    Personal, sunt convins ca viata s-a format conform modelului enuntat pe larg mai sus. O minune o reprezinta insa combinatia de factori ce au facut posibila aceasta evolutie, aceasta dezvoltare, multitudinea de specii ce s-au batut pentru supravietuire, etc.

    Tind de asemenea sa imi manifest admiratia fata de cei care muncesc continuu in acest domeniu, sunt adevaratii magicieni - iau apa si sare si fac viata !

    Miller:



    "Crede si nu cerceta e-o mare minciuna / Am pierdut secole incercand sa luam Luna'n mana" - Cheloo
    Trebuie doar sa VREI ! Pace si iubire !





    Niciun comentariu:

    Trimiteţi un comentariu