Μας γέννησαν τα ηφαίστεια!

Αστραπές και αέρια που ξεχύθηκαν από αρχέγονες ηφαιστειακές εκρήξεις ίσως να πυροδότησαν την έναρξη της ζωής στη Γη. Πολυπληθής ομάδα επιστημόνων χρησιμοποίησε εξελιγμένες τεχνολογικές μεθόδους για να εξετάσει τα αποτελέσματα παλαιότερων πειραμάτων που προσομοίωναν αρχέγονες ηφαιστειακές εκρήξεις στην ατμόσφαιρα της Γης και διαπίστωσε ότι μέσα από μια όχι και τόσο περίπλοκη διαδικασία δημιουργήθηκαν σύμπλοκα μόρια που αποτελούν τον θεμέλιο λίθο της οργανικής ζωής. Η έρευνα δημοσιεύτηκε πριν από λίγες ημέρες στην κορυφαία επιστημονική επιθεώρηση «Science».

Τη δεκαετία του 1950, ένας σημαντικός επιστήμονας από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου, ο Στάνλεϊ Μίλερ, διενήργησε δύο πολύ σημαντικά πειράματα. Ήθελε να κατανοήσει ποια ήταν η διαδικασία εκείνη που ανάγκασε μια σειρά από απλά ως προς τη σύστασή τους στοιχεία να μετατραπούν σε πολυσύνθετα μόρια και να αποτελέσουν στο πέρασμα εκατομμυρίων ετών τη ραχοκοκαλιά των έμβιων οργανισμών. Τη διετία 1953-1954, ο Μίλερ χρησιμοποίησε μια διάταξη από κλειστές φιάλες, τις οποίες τροφοδότησε με μόρια νερού και αέρα (υδρογόνο, μεθάνιο, αμμωνία) που εθεωρείτο ότι ήταν πολύ κοινά στην αρχέγονη ατμόσφαιρα της Γης. Αναπαρήγαγε δηλαδή σε συνθήκες εργαστηρίου την τότε ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια, για να επιταχύνει τις εξελίξεις που επέφερε στην πορεία ο γεωλογικός χρόνος, έφερε το νερό σε σημείο βρασμού και αντί της έκθεσης του μείγματος σε υπεριώδεις ακτίνες χρησιμοποίησε μια ηλεκτρική εκκένωση, κάτι σαν την αστραπή. Ύστερα από μια εβδομάδα ακριβώς, ο Μiller είχε τα αποτελέσματά του.

Το νερό μέσα στη φιάλη είχε αποκτήσει καφέ χρώμα και ο νεαρός επιστήμονας το ανέλυσε και εντόπισε το αμινοξύ γλυκίνη, την αλανίνη, το ασπαρτικό και το γλουταμινικό οξύ, και άλλα. Το 15% του άνθρακα από το μεθάνιο είχε δημιουργήσει οργανικές ενώσεις. Από εκείνη την εποχή όμως τα δείγματα των αναλύσεων ξεχάστηκαν και επί μισόν αιώνα είχε μείνει αναπάντητο ένα πολύ σημαντικό ερώτημα: τι θα γινόταν αν τα αποτελέσματα του πειράματος του Μίλερ επανεξετάζονταν με τις σύγχρονες τεχνολογικές μεθόδους, οι οποίες δεν ήταν διαθέσιμες στη δεκαετία του 1950; Την απάντηση ανέλαβε να δώσει το Αναλυτικό Εργαστήριο Αστροβιολογίας του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων της ΝΑSΑ Goddard.

Ο Τζέφρι Μπάντα, φοιτητής του Μίλερ το 1960 και σήμερα καθηγητής Υποθαλάσσιας Χημείας στο Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Scripps της Καλιφόρνιας, είχε διατηρήσει τα αυθεντικά δείγματα του παλιού πειράματος. Μαζί με συνεργάτες του, επανεξέτασε το κλασικό πείραμα σχετικά με την προέλευση της ζωής και προσέφερε μια νέα ανάλυση ως προς την πιθανή προέλευση των θεμελιωδών δομών της ζωής από ηφαιστειακές εκρήξεις. «Πιστεύαμε πως υπήρχαν περισσότερα πράγματα να μάθουμε από το πείραμα αυτό», τόνισε ο Μπάντα. «Βρήκαμε πως μία σύγχρονη έκδοση του συστήματος προσομοίωσης των ηφαιστειακών εκρήξεων παράγει μεγαλύτερο εύρος ενώσεων που έχουν δομικό χαρακτήρα στον σχηματισμό της ζωής». Οι ερευνητές επανεξέτασαν 11 από τα αυθεντικά δείγματα χρησιμοποιώντας αναλυτικές χημικές τεχνικές και παρήγαγαν 22 αμινοξέα, τις δομικές μονάδες των πρωτεϊνών, 10 από τις οποίες δεν είχαν προηγουμένως αναγνωριστεί από τον Μίλερ.
Αμέτρητα ηφαίστεια στην επιφάνεια της νεαρής Γης

ΟΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ από το Εργαστήριο Αστροβιολογίας του Κέντρου Goddard λένε πως αν η αρχέγονη ατμόσφαιρα της Γης ήταν φτωχή σε διάφορα στοιχεία, τότε είναι δύσκολο να γίνει κατανοητό πώς θα μπορούσε να ξεκινήσει η διαδικασία σχηματισμού ζωής. Για τον λόγο αυτόν ξεχωριστή σημασία έπαιξε ο μεγάλος αριθμός ηφαιστείων, αφού εκτός από νερό και διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα υδρογόνο και μεθάνιο. Στα ηφαιστειακά νέφη από τις συγκρούσεις ανάμεσα στα σωματίδια τέφρας και πάγου παράγονταν ηλεκτρικά φορτία. Όταν η Γη ήταν ακόμη υπέρθερμη λίγο καιρό μετά τον σχηματισμό της, είχε πολλά ηφαιστειακά νησιά. Οι πρόδρομες οργανικές ενώσεις ζωής είναι πιθανό να σχηματίστηκαν τοπικά σε παλιρροϊκές λίμνες γύρω από αυτές τις νησίδες, ακόμη κι αν το υδρογόνο, το μεθάνιο και η αμμωνία ήταν δυσεύρετα στην ατμόσφαιρα.

Η απελευθέρωση ατμών που σχετίζονται με την ηφαιστειακή δραστηριότητα και οι αστραπές μπορεί να παρήγαγαν τις θεμελιώδεις χημικές ενώσεις της οργανικής ζωής μέσα από τον μετασχηματισμό απλών μορίων σε πιο πολύπλοκα. «Ιστορικά δεν υπάρχουν πολλά πειράματα πιο διάσημα από αυτά, αφού επαναπροσδιόρισαν τη σκέψη μας για την καταγωγή της ζωής και έδειξαν ξεκάθαρα ότι οι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της εξέλιξης μπορεί να προέκυψαν από φυσικές διαδικασίες», δήλωσε ο Άνταμ Τζόνσον από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα των ΗΠΑ.