A NASA amerikai űrügynökség kutatói szerint a világegyetem tele van olyan nagy, nitrogéntartalmú szerves molekulákkal, amelyek fontos szerepet játszhatnak az élet kialakulásában. Az új eredmények műholdas mérések, laboratóriumi kísérletek és számítógépes modellszámítások kombinációjából születettek. Ez a felfedezés új irányba terelheti a földi élet eredetéről való gondolkodást, hiszen ilyen típusú molekulák találhatók a DNS-ben, az RNS-ben és jó néhány más, biológiailag fontos szerepben.
A NASA Ames kutatóközpontjának munkatársai korábban már kimutatták bonyolult szerves molekulák, az ún. policiklikus aromás szénhidrogének (angol rövidítéssel PAH) világűrbeli jelenlétét. A PAH molekulák hidrogénből és szénből álló nagyméretű, lapos szerkezetek, rendkívül stabilak, ezért még a világűrben elszenvedett sugárzások sem bontják fel őket.
Az Európai Űrügynökség infravörös űrobszervatóriuma (ISO – Infrared Space Observatory) nagyon pontos infravörös spektrumokat szolgáltatott. A világűrben megfigyelt molekulasereg valószínűleg nem tiszta PAH molekula volt, de valami hozzájuk nagyon hasonló. A kutatók ekkor egy ismert lehetőségre gondoltak: a PAH molekulák hatszögletű gyűrűszerkezetében egy (vagy több) szénatomot könnyen helyettesíthet nitrogénatom. Számítások sorát végezték el, ugyanazon PAH molekulából indulva más és más helyre tették a molekulán belül a nitrogénatomokat. Ezt a számított spektrumhalmazt vetették aztán össze az ISO műhold mérései adataival és ragyogó egyezést találtak.
A világűrben tehát sokféle nagyméretű, nitrogént tartalmazó policiklikus aromás szénhidrogén molekula található. A csillagászati adatok szerint ezek a molekulák a haldokló csillagokból eredő csillagszéllel kerülnek a csillagközi térbe. Idővel bekerülnek azokba az anyagfelhőkbe, amelyekből új csillagok és bolygók születnek. Az új égitestekre továbbra is sok anyag hullik por, kisbolygók, meteoritok vagy üstökösök formájában.
Korábban úgy gondolták, hogy a földi (vagy más) élet kialakulása egyszerű molekulákból indult el a helyszínen. Nagy szerves molekulákkal nem számoltak, mert úgy tartották, hogy ezek nem „élik” túl a világűr kegyetlen körülményeit, az erős sugárzásokat, túl nagyok a megteendő távolságok és túl gyakran éri sokkhatás ezeket a molekulákat. Az új eredmény fényében arra lehet gondolni, hogy nincs bolygóra szükség ahhoz, hogy nagy szerves molekulák épüljenek fel egyszerű összetevőkből. A nagy molekulák jóval a bolygók kialakulása előtt megjelenhettek sok száz, akár sok ezer változatban és szerteszét vándorolhattak a világűrben. A Földre évente több mint száz tonna anyag hullik meteoritok és por formájában. A Naprendszer formálódásának korai időszakában ennél sokkal nagyobb mennyiségű anyag hullott a Földre. A Föld őskorában valaha volt szerves anyag jelentős hányadban tartalmazhatott a csillagközi térből érkezett PANH molekulákat.
*
Létezhet-e fényt hasznosító fotoszintézis a tengerek sötét mélyén? A Nap sugarai nem jutnak le a tengerek mélyvízébe, ha ott mégis van fotoszintézis, akkor annak valamilyen más fényforrást kell hasznosítania. A nemrég felfedezett és egyelőre csak GSB1-nek keresztelt baktérium a tengerek mélyén ként, szén-dioxidot és fényt hasznosít, a fényt a tengerfenéki kémények, kürtők környezetében lejátszódó folyamatokból nyeri. A felfedezés következményei messze vezethetnek. Gondolhatunk például arra, hogy ilyen volt az uralkodó életforma a Föld őskorában. Az élet nyomait más bolygókon és holdakon kereső műszereinket ilyen életnyomok keresésére is fel kell majd készítenünk.
A tengerfenéken 1977-ben fedezték fel 2-4 kilométer mélységben, az Atlanti-óceán és a Csendes-óceán hátságain az első melegforrásokat, ezekben 3-400 Celsius-fokos tengervíz áramlik felfelé. Az áramlások körül a forró vízben oldott anyagokból több méter magas kürtők, kémények alakulnak ki. A feltörő forró víz sok fémiont, elsősorban vas-, réz-, cink- és ólomiont tartalmaz. A fémek oxidok és szulfidok formájában csapódnak ki. Az igazi meglepetést nem is a források és a kürtők felfedezése, hanem a körülöttük kialakult élet megismerése okozta. A kürtőkben és a környéken rákok, kagylók és férgek tanyáznak, köztük 2 méter hosszúra megnőtt csöves férgek. Ezek a csöves férgek a leggyorsabban gyarapodó tengeri gerinctelenek, megfigyeltek már 3 méter hosszú és 10 cm átmérőjű példányt is. Fantasztikusan gazdag élővilág képe tárult fel, a korábban gondoltnál nagyságrendekkel több állatfaj élhet a vizekben.
Az 1980-as években találtak egy szemnélküli, a tengerfenéki kürtőnél élő rákfajt, amely fényérzékeny foltot viselt a hátán. A forró víz, mint minden más test, a hőmérsékletének megfelelő elektromágneses sugárzást bocsát ki, ez a hőmérsékleti sugárzás. 3-400 Celsius-fok hőmérsékletű kibocsátónál ez a fény túlnyomóan az infravörös tartományba esik, a rák foltja viszont a látható fényre volt érzékeny. Vajon mi haszna ebből a sötét mélységben?
A hőmérsékleti sugárzás mellett más hullámhosszúságú sugárzásokat is kimutattak a kürtők körül az 1990-es évek végére. Ez a fény az elektromágneses színkép látható tartományába esik, az emberi szem számára azonban láthatatlan, annyira gyenge. Azóta tart a vita és máig nem alakult ki egyetértés arról, milyen fizikai mechanizmus révén keletkezik ez a fény. Az mindenesetre biztos, hogy a látható tartományba eső gyenge fény is van a mélyben. Épül erre is élet?
A Fekete-tengernek az óceánmélyihez hasonlóan sötét vizében, 80 méter mélységben zöld kénbaktériumot fedeztek fel. Kiderült, hogy ez az egyszerű élőlény működteti a leghatékonyabb ismert fotoszintetizáló mechanizmust, szinte minden fényfotont hasznosít a mélyben. Az amerikai űrügynökség, a NASA kutatói hasonló baktériumokat kerestek 2,4 kilométer mélységben a Csendes-óceán vulkánikusan aktív hátságán a kürtők körül. Az Alvin kutató tengeralattjáró segítségével találták meg 2003-ban a GSB1-t. Ez is zöld kénbaktérium, mint távoli, Fekete-tengeri rokona, egy dologban viszont alaposan különböznek. A zöld kénbaktériumok számára az oxigén méreg, a GSB1 viszont vígan él oxigéndús környezetben. A kutatók szerint egyszerűen nem volt más választása, alkalmazkodnia kellett a kürtők oxigénben gazdag világához.
A kutatócsoport szerint ez a baktérium az első olyan, fényt hasznosító élőlény, amely nem a Nap fényéből él. Más szakemberek nyilván vitatni fogják ezt a merész megállapítást. Vitatott kérdés lehet például, hogy a baktérium állandóan a kürtők közelében él-e, vagy életének nagyobb részét másutt tölti. Lehet, hogy ez a baktérium a hiányzó láncszem a fotoszintézis evolúciójában? A korai, még oxigénmentes Földön a primitív mikrobák olyan mechanizmust alakíthattak ki, amely az infravörös sugárzás észlelésével hozzásegítette őket a tengermélyi forróvíz feláramlások, a kürtők megtaláláshoz. Ha már ott éltek, akkor idővel hasznosítani kezdhették a gyenge látható fényt is, egyelőre nem túl hatékony, kiegészítő mechanizmusként. Sekélyebb vizekbe kerülve már a fényre alapozhatták életüket, mint késői utóduk a Fekete-tengerben. Innen már egyenes út vezethetett a még sekélyebb vizekhez, majd a szárazföldre…
Hozzászólások