Bioloog Mikhail Nikitin: hoe te bewijzen dat het leven op aarde vanzelf is ontstaan
Gemengde Berichten / / April 28, 2023
Schrijf argumenten op die je kunt gebruiken in een ruzie met buitenaardse jagers.
Zeer binnenkort zal Mikhail Nikitin op de conferentie spreken "Wetenschappers tegen mythen", georganiseerd door"ANTROPOGENESE.RU». Daar zal de bioloog praten over de "silicium aliens" die de vorming van onze planeet en het verschijnen van levende organismen erop hebben beïnvloed.
In dit verband hebben we hem gevraagd onze lezers in het kort te vertellen welke kijk op de oorsprong van levenswetenschappers hebben en waarom andere standpunten niet zo consistent zijn.
Michail Nikitin
Wat denken wetenschappers over het ontstaan van het leven op aarde?
Laten we eerst definiëren wat het leven is. Een strikt eenduidige definitie, zoals in de wiskunde, is natuurlijk niet te geven. Maar de NASA-expertcommissie, die de zoektocht naar leven in het heelal leidde, benadrukte de volgende definitie:
Het leven is een chemisch systeem dat in staat is tot darwinistische evolutie.
"Chemisch" betekent "bestaande uit atomen en moleculen en gebruikmakend van de reacties daartussen." En het vermogen tot darwinistische evolutie kenmerkt de aanwezigheid van vier noodzakelijke en voldoende voorwaarden:
- Reproductie.
- Erfelijkheid (nakomelingen zijn vergelijkbaar met ouders).
- Mutaties (de nakomelingen zijn nog iets anders dan de ouders).
- Selectie (de kans op verdere reproductie hangt af van mutaties).
Cel
Tegenwoordig wordt de cel beschouwd als de kleinste elementaire eenheid van het leven. Er zijn natuurlijk virussen die veel eenvoudiger en kleiner zijn en ook in staat zijn tot darwinistische evolutie. Maar ze zijn allemaal parasitair op cellen, en in het wild kunnen ze niet gescheiden worden.
In dit geval is het logisch om aan te nemen dat het leven is ontstaan met de komst van de cel. Echter, biologen daar bestaan grote twijfels over.
RNA
Er wordt nu algemeen aangenomen dat er ooit levende organismen waren die nog eenvoudiger waren dan cellen.
Volgens deze hypothese gebruikten de meest primitieve levensvormen slechts één van de bestaande typen biopolymeren: het RNA-molecuul. Ter vergelijking: voor het werk van moderne cellen hebben ze er al drie nodig: RNA, DNA en eiwitten.
Maar in het precellulaire tijdperk moesten alle functies alleen door RNA worden uitgevoerd. Ze versnelde chemische reacties in plaats van eiwitten en fungeerde als een opslagplaats van erfelijke informatie in plaats van DNA.
Zo was het totdat sommige levensvormen nieuwe technologieën onder de knie kregen - de synthese van eiwitten en DNA. Nadat ze dit hadden gedaan, werden ze de cellen die nu alle levende wezens vormen (behalve virussen). En andere vormen konden daar niet mee concurreren en stierven uit.
Chemische bestanddelen
Vóór de RNA-wereld planeet aarde was niet modern. Sommige wetenschappers slaagden erin de omstandigheden te simuleren die er op dat moment waren en de spontane generatie van leven te traceren.
Een van de eerste dergelijke experimenten was het Miller-Urey-experiment, opgezet in de jaren vijftig. Wetenschappers namen een mengsel van gassen - methaan, ammoniak en waterstof - en dreven ze in een lastige glazen installatie. Aan de ene kant had ze een fles met heet water, aan de andere kant een gat waar stoom uit kon ontsnappen. Daar werden elektroden gesoldeerd, die ontladingen doorlieten die bliksem imiteerden. De stoom ging vervolgens de koelkast in, waar het kon condenseren.
Een paar weken na de start van het experiment merkten wetenschappers dat zich in het water onder dergelijke omstandigheden vormde aminozuren - bouwstenen van eiwitten - en enkele andere moleculen waaruit levende organismen bestaan.
Dit werd een zeer belangrijke observatie. Nu is de betekenis ervan echter heroverwogen. Er wordt aangenomen dat de omstandigheden die Miller en Urey reproduceerden niet vergelijkbaar zijn met de aarde, maar met die in de protoplanetaire wolk waaruit het zonnestelsel werd gevormd. Omdat, zoals we later leerden, de aarde nooit een atmosfeer van methaan en ammoniak heeft gehad.
Trouwens, de aminozuren die in het Miller-apparaat werden gevormd, lijken sterk op de aminozuren die daadwerkelijk in sommige meteorieten worden aangetroffen.
Na deze ervaring probeerden ook andere wetenschappers de vorming van organische stoffen te simuleren koolstofdioxide, dat de atmosfeer van de oude aarde domineerde en nu in grote hoeveelheden wordt aangetroffen in atmosfeer Mars en Venus.
Ze experimenteerden met kristallen van zinksulfide, die bij bestraling met zonlicht in water herstellen koolstofdioxide en zet het om in mierenzuur, azijnzuur, appelzuur en wanneer stikstof wordt toegevoegd, in aminozuren.
Daarnaast werden experimenten uitgevoerd om de bouwstenen van DNA - nucleotiden en stikstofbasen - te verkrijgen. Carl Sagan slaagde er in de jaren zestig bijvoorbeeld in om de laatste te verkrijgen uit blauwzuur, een stof die werd gevormd in de zuurstofvrije atmosfeer van de oude aarde. Nu is blauwzuur ook wijd verspreid in de ruimte - bijvoorbeeld in kometen of op de moderne Titan, een satelliet van Saturnus.
Chemische elementen
Die chemische elementen, die gebruik maken van het aardse leven, behoren tot de meest voorkomende in het universum. Dit zijn koolstof, stikstof, zuurstof, waterstof, magnesium, zwavel, ijzer.
Naast hen worden ook andere drie elementen die niet hebben deelgenomen aan de spontane generatie van leven op aarde als gewoon beschouwd. Dit zijn helium en neon, die niet in staat zijn tot chemische reacties, evenals silicium, dat pas actief wordt bij zeer hoge temperaturen.
Deze chemische elementen bestonden vóór het verschijnen van de aarde en het zonnestelsel. Hun samenstelling werd gevormd door de eerste generatie sterren als gevolg van thermonucleaire reacties. Dus direct na de oerknal bestond het heelal alleen uit waterstof, helium en lithium, en pas toen verschenen er zwaardere elementen.
Ze interageerden in willekeurige volgorde met elkaar en leidden tot de vorming van chemische verbindingen, waaronder aminozuren en stikstofbasen, die we hierboven noemden.
Spontane generatie van leven
In het proces van het ontstaan van het leven uit het levenloze werden toeval en regelmaat zeker gecombineerd. Biologische evolutie werkt alleen als er zowel mutaties als mutaties zijn natuurlijke selectie. Het leven is hoogstwaarschijnlijk ook spontaan ontstaan op basis van dit principe.
Hoogstwaarschijnlijk was er vóór de komst van reproductie een soort natuurlijke selectie. Stikstofbasen in RNA en DNA, zoals adenine, cytosine, guanine en uracil, onderscheiden zich bijvoorbeeld van andere verwante moleculen vanwege hun hoge weerstand tegen ultraviolette straling.
Daarna werden ze willekeurig gecombineerd tot RNA-ketens. En degene die de waarschijnlijkheid van hun eigen kopiëren kon vergroten, begon met reproductie, natuurlijke selectie en darwinistische evolutie. En toen begon de natuurlijke complicatie richting de cellen.
Waarom buitenaardse wezens of God geen leven konden creëren
Als het leven niet vanzelf is ontstaan, dan zouden beide beschavingen het hierbij kunnen helpen buitenaardse wezensdie op aarde arriveerden, of enkele bovennatuurlijke wezens. Godzijdank bijvoorbeeld. Laten we deze theorieën in meer detail onderzoeken.
buitenaardse wezens
Het is bewezen dat de oerknal ongeveer 13,5 miljard jaar geleden plaatsvond. De leeftijd van het aardse leven is behoorlijk solide in vergelijking met de leeftijd van het universum. De evolutie van microben tot levende wezens, Homo sapiens, duurde ongeveer 4 miljard jaar.
Het zou de aliens waarschijnlijk ongeveer evenveel tijd kosten. En ze konden ons nauwelijks voor zijn. Na de oerknal gebeurde de opeenhoping van elementen zwaarder dan helium - koolstof, waterstof, ijzer - immers niet meteen. De sterren synthetiseren ze al miljarden jaren. Dat wil zeggen, binnen de Melkweg ontwikkelden de voorwaarden voor het ontstaan van planetaire systemen waarop leven mogelijk is zich niet onmiddellijk, en de buitenaardse wezens zouden nauwelijks tijd hebben om te worden ruimte beschaving voor ons.
Maar zelfs als ze daar op de een of andere manier in zijn geslaagd, rijst een natuurlijke vraag: hoe is hun leven ontstaan? Als het zichzelf is, waarom beschouwen we deze mogelijkheid dan niet in relatie tot het leven op aarde?
God
Aangezien we geen direct bewijs hebben van wat God wel en niet kan doen, is het natuurlijk veel moeilijker om hier argumenten voor te vinden. Creationisten zullen altijd een optie kunnen bedenken waarvoor ze niet zullen werken, omdat 'de wegen van de Heer ondoorgrondelijk zijn'.
Maar persoonlijk ben ik bijvoorbeeld overtuigd door esthetische overwegingen. God wordt beschreven als een superintelligent wezen. Tegelijkertijd zijn er echter veel details in het apparaat van levende organismen die niet door een verstandige ontwerper kunnen worden gemaakt.
Alleen een dwaas zou bijvoorbeeld de aanwezigheid van een terugkerende larynxzenuw bij zoogdieren toegeven.
Het gaat van de hersenen naar de spieren van het strottenhoofd en maakt tegelijkertijd een lus, die eerst naar het hart afdaalt, de aortaboog omzeilt en weer omhoog gaat. Hierdoor heb je voor het normaal functioneren van bijvoorbeeld een giraf 5 meter extra zenuwvezel nodig. En tegelijkertijd zal hij ook last hebben van een vertraging in de signaallooptijd.
Het is duidelijk dat als dieren waren gemaakt door een rationeel wezen, het niet zo dom zou zijn geweest. Zo'n structuur lijkt veel meer op het resultaat van de evolutie van zoogdieren uit hun visachtige voorouders. Die hadden geen nek, het hart bevond zich dicht bij het hoofd en de uitstroom van bloed uit het hart werd uitgevoerd dankzij verschillende paren kieuwvaten. Daarom leek het traceren van de zenuw eromheen normaal en vormde het geen probleem. En toen kwamen de vissen aan land, verloren hun kieuwen, en sommige van hun nakomelingen hadden een dunne, lange nek. Hoe verder, hoe meer dit ontwerp begon te storen, maar ze konden het niet langer weigeren.
Sommige creationisten propageren een ander idee: God veroorzaakte alleen de oerknal en raakte daarna niet aan universum. In de 17e-19e eeuw dachten veel wetenschappers dat ook. Toen Napoleon bijvoorbeeld aan Laplace vroeg: "Waar is God in uw theorieën?" - antwoordde de astronoom: "Ik heb deze hypothese niet nodig."
Maar zelfs als de Heer zich echt nergens mee bemoeide na de oerknal, waarom is dit dan in tegenspraak met het idee van evolutie? Hoe verschilt deze versie van het creationisme fundamenteel van wetenschappelijk foto's van de wereld?
Waarom vormt zich nu geen leven op andere planeten?
Aardachtige planeten met een massief stenen oppervlak, die niet voorkomen op de gasreuzen Jupiter en Saturnus, in zonnestelsel vier: Aarde, Venus, Mercurius en Mars.
Zowel nu als vroeger was het te heet op Venus: het is daar 450 ° C en onder dergelijke omstandigheden smelt het lood gemakkelijk. Bij zulke hoge temperaturen overleven zelfs de meest extremofiele microben niet en worden eiwitten, RNA en DNA zeer snel vernietigd.
Kwik is overdag erg heet - tot 400 ° C en 's nachts koud - tot -170 ° C. Er is geen atmosfeer en geen water.
Het moderne Mars is ook niet erg gastvrij: het is daar koud, zoals in Norilsk, en droog, zoals in de Namib-woestijn, plus straling. Er zijn echter genoeg sporen op deze planeet dat er in de oudheid vloeibaar water was, een dichtere atmosfeer en hogere temperaturen, behoorlijk leefbaar.
Feit is dat alle aardse planeten zijn gevormd door de botsing van kleinere objecten - planetaire embryo's. Op deze momenten kwam er veel warmte vrij, waardoor hun oppervlakken erg heet werden. De aarde ging ook door een fase van een oceaan van magma, waarna het lange tijd afkoelde - misschien wel 300 miljoen jaar.
Omdat Mars kleiner is, waren de botsingen met planetaire kiemen niet zo energiek en koelde hij sneller af.
Het komt erop neer dat het 100-200 miljoen jaar eerder dan onze planeet bewoonbare omstandigheden had kunnen hebben. Maar daar is geen direct bewijs voor.
Het is mogelijk dat we marsmannetjes zijn. Immers, eerste levende vormen zou daar kunnen verschijnen, en vlieg dan met meteorieten naar de aarde.
Nu, als Mars droog en koud is, is er ofwel helemaal geen leven meer, ofwel verbergt het zich heel goed ergens in de diepte, onder de oppervlakte. Een van de bewijzen hiervan kunnen methaanonzuiverheden zijn die periodiek in de atmosfeer verschijnen - dit is een gas dat snel afbreekt in de atmosfeer. Als het is gevonden, moet er een soort actieve bron op de planeet zijn, bijvoorbeeld methanogene microben.
Hoe kun je ze versnellen? evolutie? Om dit te doen, moet je een soort ijslichaam met een diameter van ongeveer 500 km van Mars op Mars laten vallen. Kuiper gordels. Er zou genoeg water komen om een oceaan te vormen, en de energie van een dergelijke inslag zou de planeet mogelijk opwarmen en de toch al bevroren geologische activiteit stimuleren. Maar het is duidelijk dat de kans hierop verwaarloosbaar klein is.
Willen we Mars bewoonbaar maken, dan moeten we het heft in eigen handen nemen en daar water in de vorm van kleinere ijsblokjes afleveren, en dan kunstmatig herstel een magnetisch veld op de planeet - zonder dit zal het slecht worden beschermd tegen kosmische straling en zal het een hoog stralingsniveau behouden voor oppervlakken.
Dit is precies hoe het klinkt te fantastisch.
Lees ook🧐
- 7 mythen over ons universum die erg populair zijn op internet
- Astronoom Vladimir Surdin: 6 ruimtewonderen die tot de verbeelding spreken
- Is het mogelijk om de zesde massale uitsterving te voorkomen en hoe dat te doen - zegt bioloog Ivan Zatevakhin