Czy życie jest dziełem przypadku? Naukowcy modelują wszechświat by to wyjaśnić!

Naukowcy podejrzewają, że złożone życie, które znajduje się w każdym zakamarku na Ziemi, wyłoniło się z przypadkowego tasowania materii nieożywionej, która ostatecznie wypluła budulec życia.

Mimo to brakuje szczegółów na poparcie tego pomysłu.

Jednak ostatnio naukowcy wykazali się kreatywnością w ustalaniu prawdopodobieństwa spontanicznego wyłonienia się życia z takiej materii nieorganicznej – ten proces zwany jest abiogenezą.

W badaniu Tomonori Totani, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Tokijskim, stworzył model mikroskopowego świata cząsteczek w całej skali wszechświata, aby sprawdzić, czy abiogeneza jest prawdopodobnym kandydatem do stworzenia życia. Zasadniczo sprawdzał, czy we Wszechświecie było wystarczająco dużo gwiazd z planetami nadającymi się do zamieszkania, aby umożliwić powstanie złożoności. Jego wyniki, opublikowane w czasopiśmie Nature, pokazują, że szanse na pojawienie się życia w ten sposób nie są wysokie, przynajmniej dla obserwowalnego wszechświata.

“Miałem nadzieję, że uda mi się znaleźć przynajmniej jedną realistyczną ścieżkę abiogenezy” – powiedział Totani. “Czasami ludzie twierdzą, że prawdopodobieństwo abiogenezy jest niewiarygodnie niskie, a pochodzenie życia nie może być zrozumiane przez naukę. Ja jako naukowiec marzyłem o znalezieniu naukowego wyjaśnienia, dlaczego tu jesteśmy”.

Badanie Totaniego dotyczy wiodącej hipotezy abiogenezy, że życie, jakie znamy, zaczęło się w tym, co naukowcy nazywają światem RNA. Ta hipoteza sugeruje, że przed ewolucją białek i dwuniciowej cząsteczki genetycznej zwanej DNA – która dziś dostarcza instrukcji na ziemskie życie – świat był zdominowany przez podobne, ale mniej wydajne cząsteczki zwane RNA.

W świecie RNA, RNA było pierwszą cząsteczką zdolną do kopiowania i przechowywania informacji oraz do rozpoczynania i przyspieszania reakcji chemicznych – dwie podstawowe cechy życia na Ziemi. Ten świat byłby bardziej prymitywnym światem molekularnym w porównaniu do chemii opartej na białkach DNA, która definiuje dzisiejsze życie.

Chociaż prymitywne, RNA składa się z wielu związków chemicznych zwanych monomerami, które łączą się ze sobą, tworząc polimery. Głównie z łańcucha cząsteczek opartych na azocie zwanych nukleotydami. Badacze uważają, że aby RNA spełniało swoją podstawową funkcję polegającą na kopiowaniu, musi składać się z łańcucha dłuższego niż 40 do 60 nukleotydów.

W jaki sposób cząsteczki RNA miałyby utworzyć taki nukleotydowy łańcuch? Wykazano eksperymentalnie, że nukleotydy losowo organizują się w RNA w odpowiednim czasie i we właściwych warunkach. Ale te eksperymenty pokazują, że obfitość RNA gwałtownie spada wraz z długością ich łańcuchów i żaden z eksperymentów nie mógł konsekwentnie wytwarzać nici dłuższych niż 10 monomerów.

“Zostało eksperymentalnie potwierdzone, że polimeryzacja RNA może zachodzić w podstawowym procesie losowym” – powiedział Totani. “Niektóre eksperymenty wykazały, że wyprodukowano nici składające się z 50 monomerów RNA, ale nie można ich odtworzyć. Jednym z problemów jest to, że agregaty łatwo pomylić z długim polimerem RNA”.

Model Totaniego wykorzystuje najbardziej konserwatywną metodę polimeryzacji RNA, w której każdy monomer jest przyłączany losowo jeden po drugim, aż do utworzenia łańcucha monomerów. Naukowcy zasugerowali, że polimery (każdy złożony z wielu monomerów) mogą łączyć się ze sobą w celu przyspieszenia procesu, ale Totani powiedział, że taki proces jest “wysoce spekulatywny i hipotetyczny”.

Życie, jakie znamy

Naukowcy uważają, że życie pojawiło się na Ziemi około 500 milionów lat po powstaniu planety. Biorąc pod uwagę, że w obserwowalnym Wszechświecie istnieje około 10 sekstylionów gwiazd, może się wydawać, że szanse na pojawienie się życia we Wszechświecie powinny być wysokie. Jednak naukowcy odkryli, że losowe tworzenie RNA o długości większej niż 40 jest niewiarygodnie mało prawdopodobne, biorąc pod uwagę liczbę gwiazd – z planetami nadającymi się do zamieszkania – w naszym kosmicznym sąsiedztwie. W obserwowalnym wszechświecie jest zbyt mało gwiazd z planetami nadającymi się do zamieszkania, aby abiogeneza mogła zajść w okresie, w którym życie pojawiło się na Ziemi.

“Jednak wszechświat to nie tylko to, co obserwowalne” – powiedział Totani w oświadczeniu. “We współczesnej kosmologii przyjmuje się, że Wszechświat przeszedł przez okres gwałtownej inflacji, powodując rozległy obszar ekspansji poza horyzontem tego, co możemy bezpośrednio obserwować. Uwzględnienie tej większej objętości [gwiazd z planetami nadającymi się do zamieszkania] w modelach abiogenezy ogromnie zwiększa szanse na życie”.

Po tym, jak nasz Wszechświat zaistniał około 13,8 miliarda lat temu podczas Wielkiego Wybuchu, przeszedł przez okres gwałtownej ekspansji, który trwa do dziś. Jeśli myślimy o wszechświecie jako bochenku chleba pieczonym w piecu, nasz obserwowalny wszechświat jest jak bańka powietrza uwięziona w cieście, gdzie ściany bańki to najdalsza odległość, jaką światło może pokonać od czasu Wielkiego Wybuchu. Wraz ze wzrostem bochenka (inflacja) nasza bańka rośnie, podczas gdy inne kieszenie powietrza w chlebie oddalają się. Nasza obserwowalna bańka powietrza to wszystko, co widzimy, mimo że reszta bochenka tam jest.

Szacuje się, że cały wszechświat może zawierać więcej niż 1 googol gwiazd (10 ^ 100). Kiedy Totani uwzględnił tę obfitość, odkrył, że pojawienie się życia nie jest już nieprawdopodobne, ale bardzo prawdopodobne.

Może to być dobra wiadomość dla hipotezy o świecie RNA, choć może również oznaczać, że poszukiwanie życia we wszechświecie jest beznadziejnym zajęciem.

Jeśli życie zaczęło się od RNA, “życie na Ziemi zostało stworzone przez bardzo rzadkie wydarzenie – wytworzenie długiego polimeru RNA” – powiedział Totani. “Najprawdopodobniej Ziemia jest jedyną planetą, na której znajduje się życie w obserwowalnym wszechświecie. Przewiduję, że przyszłe obserwacje lub eksploracje życia pozaziemskiego nie przyniosą pozytywnych rezultatów”.

Jeśli przypadkiem życie zostanie odkryte w innym miejscu w naszym kosmicznym sąsiedztwie, Totani uważa, że ​​prawdopodobnie miałoby to samo pochodzenie, co życie na Ziemi. Życie mogło podróżować z komet i asteroid przez przestrzeń międzyplanetarną lub międzygwiezdną, zasiewając wszechświat lokalny życiem z jednego zdarzenia początkowego.

Praca Totaniego daleka jest od odpowiedzi na jedno z najbardziej egzystencjalnych pytań naukowych, ale może pokierować dalszymi badaniami nad pochodzeniem życia. To, czy jesteśmy sami we wszechświecie, wciąż pozostaje bez odpowiedzi.

 

Źródła: Tim Childers / Live Science

Is life a game of chance?

Emergence of life in an inflationary universe

Zdjęcia: Pixabay, iStock

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x