Czym jest życie i kiedy powstało?

(fot. S. Czachorowski)

Czym jest życie biologiczne? Kiedy i jak powstało? Jak je zdefiniować i co jest jego istotą? Jakie są najważniejsze uogólnienia i prawa biologii? Co już wiemy a co chcemy odkryć (bo jeszcze nie wiemy)?

Zachęcając do dyskusji na powyższe pytania, zamieszczamy kolejny tekst, tym razem słuchaczki studiów podyplomowych. Zapraszamy - ze swoimi przemyśleniami i głosami w dyskusji - pracowników, studentów, doktorantów, absolwentów  jak i czytelników naszego bloga.

St. Czachorowski

*      *       * 

Czym jest życie, kiedy powstało i co ważniejsze jak i skąd? Te pytania zawsze budzą gorące emocje i długie dyskusje. Wielu naukowców z różnych dziedzin przedstawia różne, czasami nawet skrajne opinie. Czyżby XXI wiek, który jest okresem wymierania wielu form życia, miał przynieść nam paradoksalnie odpowiedź na te pytania?

Czas narodzin życia na Ziemi nie został dokładnie określony . Było to niewątpliwie w prekambrze; 3,8 miliarda lat temu-podają niektóre źródła ( podręczniki do geografii) lub około 4 miliardy lat temu ( niektóre podręczniki do biologii).

Pochodzenie życia jest jeszcze bardziej tajemnicze. Biogeneza (powstanie życia) wymaga interdyscyplinarnego podejścia, rozważań biologicznych jak i geograficznych. Może życie narodziło się w prekambryjskim oceanie – zupie, w pobliżu czynnych podmorskich wulkanów (ryftów). Czyli wulkanizm – iskrą, która martwą materię przekształciła w żywą? Wulkan- dawca życia? Jeden z australijskich badaczy odnalazł szczątki organizmów (archeaty), które żyły 3,2 miliarda lat temu kilometr pod powierzchnią wody. Pozbawione były jądra, ich metabolizm przebiegał beztlenowo, jako źródło energii wykorzystywały siarkę i wodór. Skrajnie trudne warunki nie są żadną przeszkodą do powstania i rozwoju życia.

Możliwe, że życie przywędrowało na naszą planetę z kosmosu razem z meteorytami. Ta hipoteza ma wielu zwolenników. Pozwala snuć domysły, że życie krąży w przestrzeni kosmicznej rozkwitając z komórek wszędzie tam, gdzie znajdzie odpowiednie warunki. Zatem musi być wiele planet, na których występują nawet wyższe formy życia. Znaleziono ślady bakterii w meteorycie w roku 2000, czyżby zatem to była nasza odpowiedź? Natychmiast rodzą się inne pytania. Gdzie znajduje się główne źródło – ojczyzna tego życia? Wspomniane ślady organiczne są prawdopodobnie starsze od Słońca i zawierają formy wodoru i azotu nie występujące na Ziemi. Jak jednak z prostych jednokomórkowców mogły powstać tak skomplikowane organizmy jakie obecnie zasiedlają naszą planetę? Pomińmy pytania o planety zamieszkałe przez kosmitów. 

Bardzo prawdopodobna jest hipoteza samoistnej biogenezy. Zakłada ona tworzenie się cząsteczek organicznych np. aminokwasów z metanu , amoniaku, dwutlenku węgla ( konieczne są tu wyładowania atmosferyczne, które w prekambrze musiały być częste). Udało się w laboratorium stworzyć kuliste twory, przypominające prakomórki ( koacerwaty), rosnące oraz mające bardzo prosty metabolizm. Czy to już życie? Czy tak się wszystko zaczęło? Możliwe, że w syntezie związków organicznych ważną rolę odegrały minerały ilaste ( np. piryt nazywany potocznie złotem głupców) zalewane wodą morską i naświetlane promieniowaniem słonecznym. To już nie „prekambryjska zupa” ale „prekambryjska pizza”- powłoka złożonych związków organicznych. Zatem życie powstało z materii nieożywionej, po prostu w procesie chemicznym.

Badacze potrafią wytłumaczyć pojawienie się i rolę RNA i DNA. Rybozomy przyniosły nawet swoim odkrywcom Nagrodę Nobla. Prawdopodobnie u najbardziej pierwotnych form życia to RNA obsługiwał proces syntezy białek oraz stanowił nośnik informacji na temat ich budowy. Były to organizmy należące do „świata RNA”. Niestety jak wyglądały te organizmy nie wiemy, współcześnie nie występują. Później (nie wiadomo kiedy ani jak) włączony do układu został DNA, który stał się podstawowym nośnikiem informacji genetycznej w komórce. Zaczął się „świat DNA”- nasz świat. Dlaczego nastąpiła ta zamiana nie wiadomo. Potrafimy jednak wskazać przodka wszystkich ziemskich organizmów to LUCA albo inaczej progenota. Dała ona początek wszystkim pierwotnym formom życia prekambryjskiego. Z czasem rozwinęły się komórki praeukarioty a następnie eukarioty.

Dalsza rewolucja w rozwoju życia zaszła wraz z pojawieniem się tlenu w atmosferze. Oto stało się możliwe tlenowe oddychanie bakterii a także powstały mitochondria i chloroplasty ( później glony i rośliny). Zaszła endosymbioza praeukariotów z przedstawicielami bakterii właściwych. Ten skomplikowany proces oznacza ewolucję komórki, która po bardzo długim czasie doprowadziła do powstania odrębnych grup organizmów. 

Czy te hipotezy i odkrycia dają odpowiedzi na nasze pytania ? Nie, ciągle jesteśmy w swoich poszukiwaniach na początku drogi. Doświadczenia laboratoryjne nie dały odpowiedzi na to, w którym momencie zaczyna się życie ani jaka jest jego istota oraz cel. Jego narodziny i ewolucja ciągle są tajemnicą. 

Alicja Matusewicz 
Studia podyplomowe Nauczanie biologii w gimnazjach i szkołach ponadgimnazjalnych

Źródła: Kłyś M., Joachimiak A., Komaś A., Pecio A., Hoffman S., Śliwa L. : Biologia kształcenie ogólne w zakresie rozszerzonym część 2; Nowa Era, Warszawa 2005