Η πρώιμη μορφή της ζωής αναπτύχθηκε στις ροές της λάβας

Από το BBC, Μάιος 2004

Δεξιά: Ο Harald Furnes, του Πανεπιστημίου του Μπέργκεν της Νορβηγίας, βρήκε σωληνοειδείς δομές στον υαλώδη φλοιό της λάβας.

Γεωλόγοι έχουν ανακαλύψει μικροσκοπικές σωληνοειδείς φωλιές μέσα σε ηφαιστειακή λάβα, τις οποίες δημιούργησαν μερικές από τις πιο πρώιμες μορφές της ζωής πάνω στη Γη πριν 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Τότε πάνω στη Γη δεν υπήρχαν ζώα ή φυτά παρά μόνο αρχέγονα μικρόβια.

Οι σωληνίσκοι αυτοί, που βρίσκονται σε βράχους από τη περιοχή Barberton Greenstone Belt της Νότιας Αφρικής, διατηρούν τα ίχνη οργανικού άνθρακα που άφησαν πίσω τους οι αρχέγονοι αυτοί μικροοργανισμοί, λένε οι συντάκτες της έρευνας.

Τα μικρόβια χάραξαν τη 'διαδρομή' τους πάνω στους βράχους, που σχηματίστηκαν όταν η λάβα ξεχύθηκε από υποθαλάσσια αρχέγονα ηφαίστεια, στη Νότια Αφρική όταν η Γη είχε ζωή 1 δισεκατομμύρια χρόνια, μετά από αλλεπάλληλες εκρήξεις κι έτσι δημιούργησαν την γεωλογική ζώνη Barberton Greenstone Belt.

Οι μικροσωληνίσκοι αυτοί φαίνεται ότι αποτελούσαν καταφύγιο για τα αρχέγονα μικρόβια και αποτελούν το πιο αρχέγονο δείγμα της ύπαρξης ζωής πάνω στη Γη.

Στις μέρες μας τα πετρώματα της γεωλογικής ζώνης, βρίσκονται πλέον έξω από την επιφάνεια της θάλασσας και αποτελούν αντικείμενο συχνών επιστημονικών ερευνών. Αντίστοιχες ενδείξεις από αρχέγονες απολιθωμένες μορφές ζωής έχουν εντοπιστεί από άλλους επιστήμονες σε πετρώματα στην Αυστραλία, τα οποία λέγεται πως έχουν ηλικία επίσης 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Ενώ το 1999, ο δανός γεωλόγος Minik Rosing παρουσίασε αποδεικτικά στοιχεία ενός χημικού ίχνους για τις πρωτόγονες μορφές ζωής σε βράχους της Isua, στη Γροιλανδία, κάπου 3,7 δισεκατομμύρια έτη πριν.

Πάντως η πιο παλιά απολιθωμένη μορφή ζωής που έχει βρεθεί ποτέ έχει ηλικία 3,2 δισεκατομμύρια χρόνια.

Ασπίδα προστασίας

Κατά την άποψη των ειδικών που έκαναν την έρευνα, φαντάζει αρκετά λογικό να δημιουργήθηκε η ζωή σε ένα υποθαλάσσιο περιβάλλον το οποίο αποτελούσε ασπίδα προστασίας ενάντια στους μετεωρίτες που βομβάρδιζαν πολύ συχνά τον πλανήτη μας εκείνη την εποχή.

Άλλωστε η Γη τότε είχε ηλικία μικρότερη κατά πώς φαίνεται του ενός δισεκατομμυρίου ετών. Από την άλλη πάλι πλευρά, ένα τέτοιο περιβάλλον, κάτω από τον ωκεάνιο πυθμένα, παρείχε μια σειρά από απαραίτητα συστατικά, όπως ανθρακικό άλας, που μπορούσαν να υποστηρίξουν έμβιους οργανισμούς.

Κατά μια εκδοχή, όταν ο πλανήτης μας είχε ηλικία γύρω στο ένα δισεκατομμύριο χρόνια, στην επιφάνειά του δεν υπήρχαν ούτε φυτά ούτε ζώα. Επομένως τα μικρόβια αυτά τρέφονταν με ηφαιστειακά πετρώματα που ξεπηδούσαν από τα υποθαλάσσια ηφαίστεια.

Ο Harald Furnes από το Πανεπιστήμιο Μπέργκεν της Νορβηγίας, λέει ότι ελάχιστα πράγματα είναι γνωστά για τους μικροβιακούς πληθυσμούς εκείνης της εποχής καθώς και για το τι έτρωγαν. Προφανώς, συνεχίζει, σχημάτιζαν κάποιο είδος μικροπεριβάλλοντος το οποίο υγροποιούσε την υαλώδη λάβα ώστε τα μικρόβια να μπορούν να τη διατρυπούν σχηματίζοντας στο εσωτερικό της μικροσκοπικούς λαβύρινθους. "Κατά πάσα πιθανότητα αποκτούσαν την απαιτούμενη ενέργεια οξειδώνοντας ποσότητες σιδήρου".

Μεγάλη έρευνα

Μια διεθνής ομάδα αμερικανών, καναδών, νορβηγών και νοτιοαφρικανών επιστημόνων, δημοσίευσε τις λεπτομέρειες της εργασίας αυτής, που πραγματοποίησαν σε κομμάτια στερεοποιημένης λάβας από την παραπάνω γεωλογική ζώνη, στο περιοδικό Science.

Σύμφωνα με την εργασία τους, η λάβα που απελευθερώνονταν από τα έγκατα της Γης, πάγωνε σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και αποτελούσε τροφή για μικροσκοπικά βακτήρια.

Βρίσκοντας μέσα στο ηφαιστειακό υλικό τα απαραίτητα συστατικά για να ζήσουν, τα βακτήρια δημιούργησαν στη συνέχεια επιμήκεις, κυλινδρικούς σχηματισμούς, για να προστατευτούν. Οι επιστήμονες εντόπισαν αυτούς τους σχηματισμούς και παρόλο που γνωρίζουν ελάχιστα για τη φύση των βακτηριακών πληθυσμών, πιστεύουν πως αποτελούν την αρχαιότερη ένδειξη ζωής στη Γη.

Οι ερευνητές είχαν προσδιορίσει παρόμοιες δομές - τους μικροσωληνίσκους - και πριν, σε σημερινές εναποθέσεις λάβας, όπου ερμηνεύθηκαν ως ίχνη που αφέθηκαν από μικροοργανισμούς που κατέτρωγαν βράχους.

Σύγχρονα παραδείγματα έχουν δείξει ότι περιέχουν νουκλεϊνικά οξέα και αυξανόμενα ίχνη άνθρακα και άζωτο, τα βασικά στοιχεία της ζωής.

Η ομάδα αυτή βρήκε αρχαίους μικροσωληνίσκους στο βράχο Barberton, που είναι κατά μέσον όρο κάπου 4 μm στο πλάτος και 50 μm στο μήκος (1 μm είναι ένα εκατομμυριοστό του μέτρου).

Στα εσωτερικά τοιχώματα αυτών των μικροσωληνίσκων, οι γεωλόγοι βρήκαν ίχνη άνθρακα, τα οποία οι συντάκτες της έρευνας θεωρούν ότι έχει οργανική προέλευση.

Σκάβοντας οπές

"Ο ίδιος ο ηφαιστειακός βράχος έχει πολύ λίγο άνθρακα. Είναι συγκεντρωμένος σε αυτά τα μικρά κομμάτια μέσα στους σωληνίσκους, που οφείλονται σε έμβιες διαδικασίες", αναφέρει ένας από τους συντάκτες της έρευνας, Karlis Muelenbachs, του πανεπιστημίου Αλμπέρτα στο Έντμοντον του Καναδά.

Δεξιά: Οι βράχοι άλλαξαν αφότου σχηματίστηκαν αλλά τα 'φωλιές'  διατηρήθηκαν

Αλλά τα οποιαδήποτε απολιθωμένα αποδεικτικά στοιχεία των μικροβίων έχουν εξαφανιστεί εδώ και πολύ καιρό.

Ο βράχος έχει βρεθεί αλλαγμένος από αρχαιότατους χρόνους: "Ωθήθηκε κάτω στη Γη και ψήθηκε σε 300 βαθμούς Κελσίου για εκατομμύρια χρόνια".

Καθώς οι βράχοι συμπιέστηκαν και θερμάνθηκαν, "μεταμορφώθηκαν". Η δε ηφαιστειακή ύαλος που μετασχηματίζεται σε έναν ορυκτό καλείται χλωρίτης. Αλλά αυτή ήταν μια λεπτή μετατροπή, λένε οι ερευνητές, που συντήρησε τις αρχικές δομές, δηλαδή τους  μικροσωληνίσκους.

Η ομάδα ισχυρίζεται ότι οι παρατηρήσεις της λεπτοδομής των σωληνίσκων εμφανίζουν ότι η δημιουργία του χλωρίτη έγινε αφού εισήλθαν οι βράχοι κάτω από τη Γη.

Αυτό είναι ένα αποδεικτικό στοιχείο-κλειδί στο οποίο στηρίζονται οι ερευνητές για να δείξουν ότι οι μικροσωληνίσκοι είναι πολύ παλαιότεροι από τη διαδικασία που μεταμόρφωσε τον αρχαίο βράχο. Αποκλείει δε την υπόδειξη ότι οι σωληνίσκοι θα μπορούσαν να έχουν γίνει πιο πρόσφατα.

"Είναι όπως το μετρό στο Λονδίνο", είπε ο Roger Buick, καθηγητής αστροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ των ΗΠΑ. "Οι στοές του μετρό σκάφτηκαν 100 χρόνια πριν, αλλά έγιναν σε βράχους 50 εκατομμυρίων ετών. Η χρονολόγηση των βράχων στο Λονδίνο δεν σας λέει την ηλικία του μετρό του Λονδίνου".

Αντιρήσεις

Ορισμένοι πάντως ειδικοί δυσκολεύονται να πιστέψουν ότι τους μικρούς λαβύρινθους στα ηφαιστειακά πετρώματα τούς δημιούργησαν αρχέγονοι μικροβιακοί οργανισμοί. H Jenifer Roberts, που είναι Μικροβιακή Γεωχημικός στο Πανεπιστήμιο του Κάνσας, λέει πως δεν μπορεί να φανταστεί κανενός είδους βιολογική διαδικασία που να είναι ικανή να φτιάξει τέτοιους σχηματισμούς.

Από την πλευρά του, ο Ορυκτολόγος Martin Fisk, από το πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Όρεγκον, πάει ένα βήμα πιο πέρα το θέμα αυτό.

Σε μία έρευνα που έκανε με συναδέλφους του, επικέντρωσε το ενδιαφέρον του σε μετεωρίτες από τον Άρη που έχουν βρεθεί στη Γη. Η εξέτασή τους δεν στάθηκε ικανή να αποδείξει την ύπαρξη ενδείξεων ζωής στον Κόκκινο Πλανήτη όμως στο συνέδριο Σεληνιακών και Πλανητικών Επιστημών που έγινε τον περασμένο μήνα στο Χιούστον των ΗΠΑ, ο Fisk ανακοίνωσε ότι σε πολύ μικρά κομμάτια τέτοιων μετεωριτών εντόπισε σωληνοειδείς σχηματισμούς σαν και εκείνους που περιγράφονται στην επιθεώρηση Science.

Το σκοτεινό παρελθόν της ζωής στους αρχέγονους ωκεανούς

Το πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη μας αποτελεί το πιο σκοτεινό κεφάλαιο στην ιστορία της Βιολογίας. Τα τελευταία όμως χρόνια όλο και περισσότεροι επιστήμονες στρέφουν το ερευνητικό τους ενδιαφέρον στο βάθος των ωκεανών για να εντοπίσουν μικροβιακούς οργανισμούς που ζουν σε ιδιαίτερα αφιλόξενες συνθήκες.

Σύμφωνα με μια έρευνα που έγινε πρόσφατα από τον Ντέιβιντ Κάτλινγκ, που εργάζεται στο ερευνητικό κέντρο Ames της NASA, τα βακτήρια που υπήρχαν στους αρχέγονους ωκεανούς είχαν την ικανότητα να διαχωρίζουν το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο και εν τέλει να κινήσουν τη διαδικασία για τον εμπλουτισμό της ατμόσφαιρας με οξυγόνο. Ο Κάτλινγκ υποθέτει ότι τα αρχέγονα μικρόβια παρήγαγαν επίσης μεθάνιο, μέσα στο οποίο παγιδεύονταν άτομα υδρογόνου. Οι ποσότητες μεθανίου με τα εγκλωβισμένα άτομα υδρογόνου διέφευγαν στο διάστημα ενώ το επιπλέον οξυγόνο που σχηματοποιείτο στον φλοιό της Γης, διοχετευόταν κατά κάποιον ανεξήγητο τρόπο στην ατμόσφαιρα.

Το σενάριο αυτό αποτελεί μια εικασία που βασίζεται σε σημερινές μελέτες των μικροβιακών πληθυσμών οι οποίοι σύμφωνα με αρκετούς ερευνητές δραστηριοποιούνται όπως ακριβώς οι αρχέγονοι πρόγονοί τους.

Αναφορά: BBC, Τα ΝΕΑ, EurecaAlert, ABC News, Oregon State University.