Теория за панспермията. Истории от "някъде там".

Посяли ли са ни извънземните?

Спомняте ли си филма "Allegro Non Troppo"? Там има хубава илюстрация на теорията на панспермията. За по-младите пояснявам: На безлюдна планета каца космически кораб и един лекомислен космонавт мята бутилка Кока-Кола. Корабът излита, а след време от недопитото от бутилката се развива закачлива амеба, от нея тръгва цялата еволюция под звуците на болерото на Равел.

Allegro non troppo - Bolero (1977) by Cartoonzof2006

Малко история на теориите за панспермията

Панспермията е хипотеза, според която семената на живота са разпространени в цялата Вселена и освен това живота на Земята е започнал от такива, попаднали на Земята семена. Идеята произхожда от съчиненията на Анаксагор. Според него, животът е възникнал от семе, което съществува "винаги и навсякъде".

В съвременна форма идеята е предложена отново от Херман фон Хелмхолц през 1879 г. и популяризирана от шведският химик Свантe Арениус. Той разработва една от разновидностите на панспермията - радиационната панспермия, според която частици живо вещество - спори или бактерии, заседнали на микрочастици космически прах, посредством енергията на светлината се пренасят от една планета на друга и когато попаднат на планета с подходящи условия за живот, те дават началото на биологическа еволюция.

Литопанспермията (от гр. litos - камък) е разновидност на панспермията. Нейния автор, Мелвин Калвин предположил, че биологически материал може да попадне на Земята от метеоритни частици.

През 1973 г. британският физик Френсис Крик заедно с американският биохимик Лесли Оргел публикуват статия със заглавие "Управляемата панспермия". Според авторите, "някаква примитивна форма на живот била съзнателно донесена на Земята от друга цивилизация", че произходът на живота на Земята е в резултат на целенасочена дейност на извънземна цивилизация, която е съществувала много преди образуването на нашата планета и с помощта на космически апарати са изпратени на земята "семена" на живота. 

В наше време сър Фред Хойл (1915-2001) беше важен поддръжник на тази хипотеза. Според него облаците от космически прах се състоят предимно от бактерии и спори. Съгласно изчисленията му (в колектив с Ч. Викрамасингх) всяка година в горната атмосфера на Земята постъпват 10¹⁸ космически спори и те са отговорни за взривовете епидемии (патоспермия).

Интересна хипотези предлага Л. Берг, според която Земята се е образувала чрез акумулация на студен космически прах, по този начин Земята "е могла да получи в наследство зародиши на живот или може би, вече готов комплект първични организми от космическия прах".  

Физици от Института по катализа и няколко други института на СО РАН представят интересна хипотеза – сложните органични съединения са се образували още в газово-праховия облак, от който се е формирала Земята, т.е. Животът е възникнал заедно с нашата планета.

Космически прах

Излезе, че наша Вселена е много прашно място. Накъдето и да насочат астрономите телескопите си светлината на звездите се затъмнява от прашинките между звездите, образувайки мъглявини с форма на конска глава или сомбреро.

Изучавайки как поглъщат, излъчват и отразяват светлината, астрономите узнали, че частиците междузвезден прах се състоят предимно от въглерод, силиций и кислород, а размерите им са около хилядна част от милиметъра. Конгломератите от частиците образуват фрактални стуктури тип DLA.

Илюстрация: E. L. Wright (UCLA)

През 1968 г. в междузвездния прах били открити полициклични ароматни въглеводороди, а по-късно Чандра Викрамасингх (Chandra Wickramasinghe) установил и съдържанието на сложни органични полимери, близки до целулозата, а също и формалдехид (градивен елемент на захарите, такива като рибозата - един от компонентите на РНК). В някои междузвездни облаци са открити органични молекули, които водят до формирането на по-сложните съединения - аминокиселини, мастни киселини, пурини, пиримидини и други главни съставни елементи на живота.

Луис Снайдер (САЩ) и И Цзен Куан (Тайван) подложили на спектрален анализ радиоизлъчването на няколко огромни облаци от космически газ и прах. Астрономите открили линии на спектъра, характерни на глицина - проста аминокиселина.

През 1978г. Викрамасингх открил, че инфрачервените лъчи преминавайки през изсушени бактерии се поглъщат в диапазон между 2 и 4 микрометра. Същевременно обърнал внимание, че инфрачервения спектър на GC-IRS7 (мощен инфрачервен светлинен източник от центъра на Млечния път) съответства на същото поглъщане.

В нашата Галактика съществуват около 3000 такива мъглявини, плътността на които е повече от плътността от междузвездната среда. При това положение възникването на живота изглежда неизбежно.

Copyright: NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU) Acknowledgement: Davide De Martin (Skyfactory)

Метеорити

В края на ХIХ — началото на ХХ век възникнал истински бум около биохимичните изследвания на "небесните камъни".

През 60-те години прозвучаха съобщения: в метеоритите са открити следи от микроорганизми, сходни с земните. Тогава те бяха посрещани скептично, но днес с помощта на електронна техника учените успяват да документират това, което до вчера изглеждаше фантастика: вкаменени останки на микроорганизми във въглеродните хондрити Carbonaceous Chondrites (CC) - метеорити, наречени така заради присъствието в тях на многочислени хондри - сферични образувания.  

Влакнести бактериални минерализирани организми от метеорита "Мърчисън" (вляво), влакнести цианобактерии от съвременен хидротермален щам (вдясно). Снимки: NASA

През 1962 г. в Австралия, северно от Мелбърн, паднал един забележителен метеорит - "Мърчисън" (Murchison meteorite), въглероден хондрит. След анализ в него са открили повече от 90 извънземни аминокиселини, а също и мастни киселини. Друг CC-метеорит - "Мюрей" (Lake Murray meteorite) има аналогичен органичен състав: прости въглехидратни и спиртни молекули. И няколко други интересни вещества, около 250 въглеводороди, включително карбоксилни и синилни киселини, ароматни и полярни въглеводороди, фулерени, амини и амиди. Повечето аминокиселини нямат земни аналози, но присъстват 8 от 20-те, (най-вече глицин), които изграждат белтъчините. Но никаква РНК или ДНК засега не са открити нито в метеоритите или където и да е във Вселената.

За извънземния произход на откритите аминокиселини говори факта, че в тези метеорити има приблизително равен брой аминокиселини с лява и дясна оптична асиметрия. В метеоритите Оргейл и Ивуни дори са най-вече с дясна симетрия. Аминокиселините, влизащи в състава на всичко живо на Земята, имат само лява оптична асиметрия. В метеоритите са намерени и малко лявоориентирани захари, каквито не съществуват в естествено състояние на Земята. Парадоксален е факта, че метеорита Мърчисън съдържа същите аминокиселини, като получените от Стенли Милър в лабораторията му и даже в същите относителни пропорции.

ALH84001

Сензация в научния свят, при която теорията на панспермията получава нова подкрепа, е метеорита, известен като ALH84001 (Allen Hills meteorite - метеорит от хълма на извънземните), намерен в Антарктика през лятото на 1996-та от екип учени от NASA. Подробен доклад може да намерите тук.  

Снимка: NASA

Това е снимка на метеорита, преди вземането на пробите - кубчето е със страна 1cm. Първоначално този метеорит бил част от марсианската кора, която след това била изхвърлена в космоса в резултат от взрив при сблъсъка на огромен астероид с повърхността на Марс, станал преди около 16 мил г., а преди 30 хил. г. след дълго пътешествие в пределите на Слънчевата система този къс марсианска скала във вид на метеорит се приземил в ледовете на Антарктика, където и бил намерен.

При изследване с електронен микроскоп, Дейв MакКей (Dave McKay), геолог от Центъра за космически изследвания в Хюстън, заявил, че в този метеорит ясно се виждат следи от биологична активност. Основание за това са карбонатните гранули магнетит, обградени с пръчковидни структури, напомнящи по форма микрофосили на бактерии. Тези тръбички от железен магнетит имат дължина между 500 и 1000 (1nm=10^-9m) - 1/100 от размера на най-малките нанофосили, намирани на Земята.  

Горе е снимка с електронен микроскоп на верига магнетитни кристали. Дейв MакКей и колектив излагат 5 аргумента в полза на органичния им произход, между които е и съдържанието на полициклични ароматни въглехидрати (при изключено земно замърсяване), както и наличието на аналогични земни организми.

Нанобите - нова форма на живот

През 1990 г. Робърт Фолк (R.Folk, Университет щата Тексас в Остин) открил странни структури с овална форма с размери около 100 нанометра (1nm=10^-9m) в калцитни и арагонитни отложения в горещи извори в Италия. Той решил, че тези образувания са вкаменени остатъци древни миниатюрни бактерии. Нарекъл ги наноби, за да се различават от микробите и се относят към рода Nanobacter. Предположението на Фолк, предизвикало рязка критика от много микробиолози, защото според тях тези образувания са твърде малки, за да са живи.  

Снимки: Robert L Folk

На снимката вляво е колония наноби на повърхността на пясъчник, видима с много мощен електронен микроскоп. Влакната са с извънредно малък размер – от 20 до 150 nm. По повод на метеорита ALH84001, НАСА се обърнала към екип от експерти за да се отговори на въпроса, колко малки могат да са клетките. Установили са, че минималния обем е сфера с диаметър 200 nm според известната ни биология. Но примитивните микроби, живещи на древната Земя, може да са имали и по-малки размери.

Според Р.Фолк структурите, намерени не само в ALH84001, но и в друг марсиански метеорит Dhofar 019 и в CC-метеоритите Allende и Murchison са наноби – първобитни форми на живот. 

След своите първи открития Фолк продължил търсенето на новите форми на живот и ги открил едва ли не навсякъде. През 1996 г. група под ръководството на Ф. Ювинс (Ph.Uwins) от Куинсланд (Австралия) изследвали образци пясъчник от дълбочина 3400–5100m под морското дъно, получени при нефтено сондиране на запад от бреговете на Австралия. На такава дълбочина температурата е 117–170оС, а налягането – няколко хиляди атмосфери, но са открили в образците структури, сходни с откритите от Р.Фолк (снимката по-горе). Образците са поставени във вакуум и облъчвани с мощен поток електрони (обикновените биологични обекти при тези условия се разрушавали). Какво било удивлението на Ф.Ювинс, когато забелязала, че тези структури растат и броя на частиците се увеличава. Нанобите се оказали не моно-, а полиекстремофили. За разлика от микробите, те леко понасят не едно екстремално условие, например температура, а всякакви съчетания от екстремални условия. Те са най-стабилната форма на живот на Земята. Ф.Ювинс експериментално доказала, че нанобите са живи организми, приличащи на актиномицети или гъби, но имат много по-малки размери. Те имат ДНК, клетъчна мембрана, окръжаваща цитоплазма и ядро, при това структурата на стените на нанобите е аморфна. Нанобите ни дават представа какви могат да били първите примитивни организми на Земята и са сериозен кандидат за астронавт, който би издържал на суровите условия на Космоса.

Снимки: Robert L Folk

Още много интересни факти за микроорганизми, живеещи в екстремни условия може да прочетете в следващата тема: "Екстремофилите - живот на ръба". А също и някои аргументи за и против панспермията.

Източник:

Panspermia, Biology Daily
Are We All Aliens? The New Case for Panspermia, Robert Roy Britt
Evolution of Life: A Cosmic Perspective, N. Chandra Wickramasinghe and Fred Hoyl
Life from Space: An Emerging Paradigm, N. Chandra Wickramasinghe
The Orgueil Meteorite, N. Chandra Wickramasinghe and Fred Hoyl, museumofhoaxes.com
Bacteria: The Space Colonists, Brig Klyce
Life on Mars!, Brig Klyce
panspermia.org
Nanobes and Nanobacteria – Advanced Collection, Microbial Life
Evidence of Ancient Martian Life in Meteorite ALH84001?, Dr. David R. Williams, NASA
Nannobacteria and the formation of framboidal pyrite: Textural evidence Robert L Folk (pdf)
Nature and Origin of Life on Planetary Bodies
Origin of Life on Earth by Leslie E. Orgel
Межзвездная пыль и ее структура
Ultramicrobacteria
Нанобы – новая форма жизни
Занесение жизни из космоса на Землю.Панспермия. к.т.н. М.Д.НУСИНОВ.
Теории зарождения жизни во вселенной, Борис Немцов
Панспермия

Още по темата

19/03/2015

Животът

Екстремофилите - живот на ръба