„Gyvybė glumino kelias fizikų kartas. Jų teorijos apie materiją ir energiją padėjo suprasti, kaip visata sukūrė galaktikas ir planetas.
Tačiau fizikai sunkiai stengėsi suprasti, kaip negyvos cheminės reakcijos sukelia sudėtingumą, saugomą mūsų ląstelėse.
Rugpjūčio 6 d. išleistoje naujoje knygoje „Gyvybė, kaip niekas jos nežino: gyvybės atsiradimo fizika“ Sara Walker, Arizonos valstijos universiteto fizikė, pateikia teoriją, kuri, jos ir jos kolegų nuomone, gali įprasminti gyvybę. Surinkimo teorija, kaip jie ją vadina, žvelgia į viską visatoje pagal tai, kaip tai buvo surinkta iš mažesnių dalių. Šie mokslininkai teigia, kad gyvybė atsiranda, kai visata pradeda kurti išskirtinai sudėtingus dalykus.
Knyga pasirodė tinkamu laiku, nes pastaraisiais mėnesiais surinkimo teorija sulaukė ir pagyrų, ir kritikos. Daktarė Walker teigia, kad ši teorija gali padėti atpažinti gyvybę kituose pasauliuose. Ir tai gali leisti tokiems mokslininkams, kaip ji sukurti gyvybę nuo nulio.
„Iš tikrųjų manau, kad ateivių gyvybė pirmiausia bus atrasta laboratorijoje“, – interviu sakė daktarė Walker.
Daktarė Walker baigė mokyklą, planuodama tapti kosmologe, tačiau gyvybė netrukus patraukė jos dėmesį. Ją nustebino tai, kaip sunku paaiškinti gyvybę standartinėmis fizikos teorijomis. Gravitacijos ir kitų jėgų nepakanka gyvų būtybių savarankiškam sudėtingumui sukurti.
Dėl to mokslininkai vis dar stengėsi paaiškinti, kaip įvairios cheminės medžiagos, reaguojančios viena su kita, gali sukelti gyvybę. Mokslininkai negalėjo išmatuoti, kaip gyvybė yra cheminių medžiagų grupė, taip, kaip termometru galėjo išmatuoti, kiek kažkas yra karšta.
„Be absoliutaus nulio sąvokos nežinai, ką darai“, – sakė ji.
Daktarės Walker mąstymas apie gyvybę iš esmės pasikeitė 2015 m., kai ji nuvyko į konferenciją Vašingtone apie gyvybės kilmę. Ten ji klausėsi, kaip Glazgo universiteto chemikas Lee Croninas aprašė teoriją, kurią jis sukūrė.
Dr. Croninas sutelkė dėmesį į tai, kad baltymai ir kitos molekulės, sudarančios mūsų kūną, neatsiranda savaime. Jas žingsnis po žingsnio reikia surinkti iš paprastesnių statybinių blokelių. Už gyvų būtybių ribų molekulės taip pat gali būti surinktos cheminiais etapais. Pavyzdžiui, kosmose anglies dioksidas ir kiti junginiai gali susijungti, kad meteorituose susidarytų aminorūgštys. Dr. Cronin nusprendė sukurti būdą, kaip palyginti molekules – gyvas ar ne – pagal tai, per kiek žingsnių jos susiformavo.
Dr. Walker taip suintrigavo šis požiūris, kad ji prisijungė prie daktaro Cronin ir toliau plėtojo teoriją. „Sara turi neįtikėtiną gebėjimą greitai ir glaustai suformuluoti sudėtingas problemas“, – sakė daktaras Croninas.
Per pastaruosius kelerius metus dr. Walker, dr. Croninas ir jų kolegos sukūrė metodus, leidžiančius išmatuoti molekulės sudėtingumą. Jų bandymas naudoja skaičių, kurį jie vadina surinkimo indeksu: didesnis indeksas reiškia, kad molekulei surinkti reikia daugiau žingsnių.
Norint nustatyti molekulės surinkimo indeksą, nebūtina kruopščiai kurti molekulę nuo nulio. Vietoj to, mokslininkai gali ją išsprogdinti lazeriu ir suskaičiuoti įvairių rūšių likusius fragmentus. Molekulė su didesniu surinkimo indeksu gamins daugiau skirtingų fragmentų.
2021 m. daktarė Walker ir jos kolegos šimtų molekulių, kurias jos susprogdino, surinkimo indekse aptiko įspūdingą modelį. Kai jie pažvelgė į negyvas molekules, pvz., junginius, susidariusius meteorite, jie niekada nerado tokios, kurios surinkimo indeksas būtų didesnis, nei 15. Tačiau ląstelėse susidarę baltymai ir kitos molekulės surinko net 64 balus.
Mokslininkės teigė, kad 15-kos riba, kurią jos atrado jų eksperimentuose, gali būti gyvybės slenksčio įrodymas. Įprasta chemija galėtų surinkti molekules tik per ribotą žingsnių skaičių, o gyvybė galėtų ją nunešti daug toliau.
Jei tai tiesa, surinkimo indeksas gali būti naujas būdas ieškoti gyvybės kitose planetose ar palydovuose – arba imant molekules tarpplanetiniu zondu, arba apžiūrint jų atmosferą teleskopu.
Nors daktarė Walker ir jos kolegos beveik dešimtmetį kūrė surinkimo teoriją, daugelis mokslininkų pirmą kartą apie tai sužinojo praėjusiais metais, kai grupė ją išdėstė aukšto lygio esė žurnale „Nature“. Pridedamame dokumente George'as F.R. Ellisas, matematikas iš Keiptauno universiteto Pietų Afrikoje, rašė apie teoriją švytinčiais terminais. „Surinkimo teorija gali būti gilus požiūris į evoliuciją ir jos pagrindą fizikoje“, - sakė jis.
Tačiau kai kurie biologai kritikavo rašinio plačius teiginius ir neaiškią kalbą. „Kaip ši nesąmonė praėjo kolegų peržiūrą? - britų Kolumbijos universiteto mikrobiologė Rosemary Redfield paklausė X.
Kiti susidarė labiau niuansuotą nuomonę. „Man labai patinka pagrindinė surinkimo teorijos idėja”, – sakė mineralogas ir astrobiologas iš Carnegie Science Vašingtone Robertas Hazenas, tačiau jis suabejojo, ar mokslininkai gali nubrėžti aiškią ribą tarp gyvybės ir negyvybės. „Nesu tikras, kad jie turėtų nustatyti skaičių“, – sakė jis.
Dr. Hazenas ir jo kolegos bandė išmatuoti kai kurių sudėtingesnių geologijai žinomų mineralų, tokių kaip evingito, auksinio atspalvio kristalo, kuriame yra kalcio, anglies ir urano, surinkimo indeksą. Sausio mėnesį jie pranešė, kad mineralai surinko net 30 balų, gerokai viršijant 15 balų slenkstį, kurį daktarė Walker ir jos kolegos nustatė jų 2021 m. tyrime.
Daktarė Walker sakė, kad daktaro Hazeno tyrimas buvo ydingas. Jo komanda nukopijavo eksperimentus, kuriuos ji ir jos kolegos sukūrė specialiai molekulėms apžvelgti.
Tačiau mineralai skiriasi nuo molekulių kai kuriais svarbiais atžvilgiais. Vietoj laisvai plaukiojančių atomų grupių, tai yra gardelės, kurių struktūrose yra tam tikros entropijos.
Dr. Walker sakė, kad ji ir daktaras Croninas dirba su jų kolegomis, siekdami išplėsti gyvybės surinkimo teoriją. Jie taip pat deda daug ambicingesnių pastangų: sukurti tai, ką ji vadina „gyvybės kilmės varikliu laboratorijoje“. Robotai maišys inertines chemines medžiagas į daugybę derinių, ieškodami tų, kurie gamina sudėtingesnius junginius.
Esant tinkamoms sąlygoms, cheminės medžiagos gali sudaryti lašelius, kurie gali tapti junginiais su vis didesniu surinkimo indeksu. Virš tam tikro slenksčio jie gali tapti gyvi, bet kaip gyvybės formos, kurių mes niekada anksčiau nematėme.
Jei atrasime gyvybę kituose pasauliuose, daktarė Walker tikisi, kad tai bus svarbus žingsnis žmonijos istorijoje. Tačiau gyvybės atsiradimo variklio idėja paskatino ją labiau domėtis naujos gyvybės atsiradimu laboratorijoje čia, Žemėje.
„Man, kaip mokslininkei, tai įdomiau, nes galima išbandyti teoriją ir pamatyti, kaip tai vyksta“, – sakė ji." [1]
1. A Test for Life Versus Non-Life: Origins. Zimmer, Carl. New York Times (Online) New York Times Company. Jul 31, 2024.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą