Zrozumienie ewolucji chemicznej
Supernowa Keplera. Getty/Encyklopedia Britannica/UIG
Termin „ewolucja chemiczna” może być używany na wiele różnych sposobów w zależności od kontekstu słów. Jeśli rozmawiasz z astronomem, może to być dyskusja o tym, jak powstają nowe pierwiastki podczas supernowe . Chemicy mogą wierzyć, że ewolucja chemiczna dotyczy tego, jak gazowy tlen lub wodór „wyewoluuje” z niektórych rodzajów reakcji chemicznych. Z drugiej strony, w biologii ewolucyjnej termin „ewolucja chemiczna” jest najczęściej używany do opisania hipotezy, że organiczne cegiełki życia powstały w wyniku połączenia molekuł nieorganicznych. Ewolucja chemiczna, czasami nazywana abiogenezą, może być początkiem życia na Ziemi.
Środowisko Ziemi w momencie jej powstania było zupełnie inne niż obecnie. Ziemia była nieco wrogo nastawiona do życia, więc stworzenie życia na Ziemi nie nastąpiło przez miliardy lat po uformowaniu się Ziemi. Ze względu na idealną odległość od Słońca, Ziemia jest jedyną planetą w naszym Układzie Słonecznym, która jest zdolna do posiadania ciekłej wody na orbitach, na których obecnie znajdują się planety. Był to pierwszy krok w ewolucji chemicznej do stworzenia życia na Ziemi.
Wczesna Ziemia również nie posiadała otaczającej ją atmosfery, która blokowałaby promienie ultrafioletowe, które mogą być śmiertelne dla komórek tworzących całe życie. W końcu naukowcy uważają, że prymitywna atmosfera pełna gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla i być może trochę metanu i amoniaku, ale brak tlenu . Stało się to ważne później w ewolucji życia na Ziemi jako fotosyntezy i chemiosyntetyczny organizmy wykorzystywały te substancje do tworzenia energii.
Jak więc doszło do abiogenezy lub ewolucji chemicznej? Nikt nie jest do końca pewien, ale hipotez jest wiele. To prawda, że jedynym sposobem na wytworzenie nowych atomów pierwiastków niesyntetycznych są supernowe ekstremalnie dużych gwiazd. Wszystkie inne atomy pierwiastków są poddawane recyklingowi w różnych cyklach biogeochemicznych. Tak więc albo pierwiastki znajdowały się już na Ziemi, kiedy się formowały (przypuszczalnie z gromadzenia kosmicznego pyłu wokół żelaznego jądra), albo przybyły na Ziemię poprzez ciągłe uderzenia meteorytów które były powszechne przed powstaniem atmosfery ochronnej.
Gdy pierwiastki nieorganiczne znalazły się na Ziemi, większość hipotez zgadza się, że chemiczna ewolucja organicznych elementów budulcowych życia rozpoczęła się w oceany . Większość Ziemi pokrywają oceany. Nie jest przesadą myśleć, że nieorganiczne molekuły, które przeszły ewolucję chemiczną, unosiłyby się w oceanach. Pozostaje pytanie, jak te chemikalia ewoluowały, aby stać się organicznymi elementami budulcowymi życia.
W tym miejscu różne hipotezy rozchodzą się od siebie. Jedna z bardziej popularnych hipotez mówi, że molekuły organiczne powstały przypadkowo, gdy elementy nieorganiczne zderzyły się i związały w oceanach. Jednak zawsze spotyka się to z oporem, ponieważ statystycznie prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest bardzo małe. Inni próbowali odtworzyć warunki wczesnej Ziemi i stworzyć cząsteczki organiczne. Jeden z takich eksperymentów, powszechnie nazywany Zupa Pierwotna eksperyment, udało się stworzyć cząsteczki organiczne z pierwiastków nieorganicznych w warunkach laboratoryjnych. Jednak, gdy dowiadujemy się więcej o starożytnej Ziemi, odkryliśmy, że nie wszystkie cząsteczki, których użyli, były w tym czasie w pobliżu.
Poszukiwania trwają, aby dowiedzieć się więcej o ewolucji chemicznej i o tym, jak mogła rozpocząć życie na Ziemi. Regularnie dokonywane są nowe odkrycia, które pomagają naukowcom zrozumieć, co było dostępne i jak coś mogło się wydarzyć w tym procesie. Miejmy nadzieję, że pewnego dnia naukowcy będą w stanie określić, jak zaszła ewolucja chemiczna i wyłoni się wyraźniejszy obraz tego, jak powstało życie na Ziemi.