Người lạ trong số họ

Người lạ trong số họ

Paul davis
"Trong thế giới khoa học" №3, 2008

Giới thiệu về tác giả

Paul davis (Paul Davies) – nhà vật lý lý thuyết, tham gia vào vũ trụ học và vũ trụ học. Hiện nay đứng đầu Trung tâm Nghiên cứu Ngoài tại Đại học Arizona, được tạo ra để nghiên cứu các câu hỏi khoa học "đốt cháy nhất". Davis là tác giả và là đồng tác giả của 27 cuốn sách. Người cuối cùng là Jackpot vũ trụ: Tại sao vũ trụ của chúng ta là đúng cho cuộc sốnge (“Space Roulette: Tại sao Cuộc sống có thể có trong Vũ trụ của chúng ta”, 2007).

Để tìm kiếm bằng chứng rằng sự sống trên trái đất đã phát sinh nhiều lần, các nhà khoa học đang kiểm tra cẩn thận các hốc sinh thái nơi các vi sinh vật có thể sống, hoàn toàn khác với những vi sinh vật quen thuộc với chúng ta.

Câu hỏi về nguồn gốc của cuộc sống là một trong những khó khăn nhất đối với khoa học. Làm thế nào, ở đâu và khi nào nó bắt nguồn, không ai biết. Nó chỉ được biết rằng vi sinh vật lây lan trên trái đất khoảng ba và một nửa tỷ năm trước đây. Điều gì đã xảy ra trước đó vẫn còn là một bí ẩn.

Cho đến những năm 70. thế kỷ trước trong thế giới sinh học bị chi phối bởi quan điểm rằng cuộc sống nảy sinh bởi sự trùng hợp hạnh phúc với sự kết hợp của hoàn cảnh sao cho không sinh sản của họ ở bất kỳ nơi nào khác trong giới hạn không gian và thời gian có thể nhìn thấy là không thể.Tác giả của ý tưởng bảo thủ là người đoạt giải Nobel về sinh học, nhà hóa sinh người Pháp Jacques Monod. Năm 1970, ông viết: "Người đàn ông cuối cùng cũng nhận ra rằng anh ta cô đơn trong sự im lặng thờ ơ của Vũ trụ và hoàn toàn xuất hiện một cách tình cờ." Tuy nhiên, trong những năm gần đây đã có những thay đổi trong quan điểm về nguồn gốc của cuộc sống. Năm 1995, nhà sinh hóa học nổi tiếng người Bỉ Christian De Duve đã gọi hiện tượng của cuộc đời là “mệnh lệnh vũ trụ” và tuyên bố rằng “nó không thể xảy ra trên bất kỳ hành tinh nào tương tự như Trái Đất”. Tuyên bố này tiếp tục củng cố nhiều nhà động vật học vũ trụ trong sự tự tin của họ rằng "cuộc sống trong không gian là trong xoay."

Có thể thiết lập quan điểm nào là chính xác không? Cách dễ nhất để tìm câu trả lời cho câu hỏi này là phát hiện các dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh khác trong hệ mặt trời, chẳng hạn như sao Hỏa. Nếu nó bật ra rằng cuộc sống phát sinh cùng một lúc trên hai hành tinh trong cùng một hệ mặt trời, điều này chắc chắn sẽ cho thấy tính hợp lệ của giả thuyết về xác định sinh học. Thật không may, cuộc thám hiểm đến sao Hỏa, được trang bị mọi thứ cần thiết cho việc tìm kiếm các dạng sống của sao Hỏa, là một vấn đề cho tương lai xa xôi. Nó sẽ mất rất nhiều thời gian để nghiên cứu kỹ lưỡng các đại diện của sinh vật ngoài trái đất được tìm thấy (nếu bạn may mắn!).

Có sự sống trên mars?

Nếu giả thuyết về xác định sinh học, cho thấy sự không thể tránh khỏi sự xuất hiện của cuộc sống trong điều kiện thích hợp, là đúng, thì cuộc sống có thể bắt nguồn từ bất cứ nơi nào trong hệ mặt trời. Nơi này có thể là Sao Hỏa, mà một lần, rõ ràng, là nước hiện tại. Trong quá khứ, các tiểu hành tinh và sao chổi thường rơi xuống Trái Đất và Sao Hỏa, đập những mảnh đá ra khỏi chúng. Những tảng đá, và với chúng, và vi sinh vật trong chúng, rơi vào không gian mở, và sau đó đến các cơ quan không gian khác. Vì vậy, có thể có sự trao đổi vật chất giữa các hành tinh. Và nếu cuộc sống có nguồn gốc độc lập trên sao Hỏa và trên Trái đất, thì theo thời gian, các vi sinh vật sao Hỏa và mặt đất có thể kết thúc trên cả hai hành tinh. Điều này làm cho nó cần thiết để có một cái nhìn mới về giả thuyết về sự tồn tại của “bóng tối” và sinh quyển bình thường: bất kỳ vi sinh vật nào được tìm thấy trên Trái Đất với các đặc điểm sinh hóa thay thế có khả năng có nguồn gốc ngoài trái đất. Tìm kiếm các sinh vật như vậy ở nơi có điều kiện khí hậu tương tự như sao Hỏa, ví dụ, trong sa mạc băng giá của Nam cực, ngọn núi cao nhất, hoặc ở những nơi có mức phóng xạ cao.

Tuy nhiên, giả thuyết về tính quyết định sinh học có thể được “kiểm tra sức mạnh” theo một cách đơn giản hơn. Không có hành tinh nào khác giống Trái đất hơn Trái Đất. Và nếu một khi cuộc sống thực sự bắt đầu trong điều kiện trần thế, thì điều gì ngăn cản sự xuất hiện của nó ở đây nhiều lần? Một cơ hội hấp dẫn như vậy đã khiến các nhà sinh vật học khảo sát kỳ lạ nhất về điều kiện tự nhiên của các góc của hành tinh chúng ta: sa mạc, nguồn nước ngầm nóng, hang động, núi lửa. Rất có thể, các dạng sống bất thường – nếu chúng ta cho rằng chúng thực sự tồn tại – có kích thước vi mô, do đó các xét nghiệm được sử dụng nhằm xác định vi khuẩn kỳ lạ có thể sống bên cạnh chúng ta.

Các điều khoản chính

  • Như nhiều nhà sinh vật học tin rằng, cuộc sống có thể phát sinh bất cứ khi nào các điều kiện phù hợp cho điều này. Có thể là trên hành tinh của chúng ta nó đã phát sinh nhiều lần. Để tìm bằng chứng về điều này, các nhà khoa học đang tìm kiếm các vi sinh vật kỳ lạ.
  • Trong số các sinh cảnh có khả năng nhất của sinh vật như vậy là hốc sinh thái bị cô lập,như núi lửa lỗ thông hơi trong những áp thấp sâu của lớp vỏ đại dương và đông lạnh sa mạc Nam Cực.
  • Nhưng vi sinh vật thay thế có thể nằm trong số chúng ta. Không khác biệt bên ngoài từ các hình thức quen thuộc với chúng tôi, chúng có thể có các đặc điểm sinh hóa hoàn toàn khác nhau.

Các nhà nghiên cứu không có sự nhất trí về câu hỏi: “Cuộc sống là gì?”. Nhưng hầu hết trong số họ đều đồng ý rằng mọi sinh vật phải có ít nhất hai dấu hiệu: khả năng chuyển hóa (hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường, chiết xuất năng lượng từ chúng và loại bỏ chất thải) và tự sinh sản. Theo quan điểm chính thống về sinh học, ngay cả khi sự sống trên Trái đất nảy sinh nhiều hơn một lần, một dạng thành công hơn của nó chắc chắn sẽ thay thế tất cả những người khác. Điều này có thể xảy ra, ví dụ, nếu một hình thức nhanh chóng nắm vững tất cả các nguồn lực sẵn có hoặc "sụp đổ" vào sức mạnh yếu hơn của các gen của nó. Lập luận này, tuy nhiên, dễ dàng bị từ chối. Vi khuẩn và vảy nến, hai loại vi sinh vật khác nhau, xuất phát từ một tổ tiên hơn ba tỷ năm trước, vẫn tồn tại một cách hòa bình.Ngoài ra, các dạng sống thay thế không nhất thiết phải cạnh tranh với các sinh vật đã biết. "Người ngoài hành tinh" có thể chiếm hốc sinh thái không thích hợp cho cuộc sống của các hình thức khác, hoặc sử dụng các nguồn lực khác.

Để bảo vệ giả thuyết về sự tồn tại của "người ngoài hành tinh"

Giả sử rằng không có các dạng sống thay thế nào trên Trái Đất ngay bây giờ. Nhưng ai sẽ đảm nhận rằng họ đã không phát triển trong quá khứ xa xôi, và sau đó vì một lý do nào đó đã chết? Có lẽ các nhà nghiên cứu sẽ có thể tấn công đường mòn của họ trong đá độc đáo về mặt địa chất. Các dạng sống thay thế có thể có sự trao đổi chất hoàn toàn khác; do đó, nơi chúng sống, các đặc tính của đá có thể thay đổi hoặc lắng đọng các khoáng chất cụ thể có thể hình thành. Và người kia và người kia không thể giải thích được bằng các hoạt động của những chúng sinh hiện nay.


Vi sinh vật hình thành trong sinh học thay thế có thể trông giống như vi khuẩn bình thường. Tuy nhiên, sự trao đổi chất của chúng hoàn toàn khác nhau: có lẽ chúng sẽ sử dụng các axit amin kỳ lạ hoặc các nguyên tố hóa học.


Có lẽ trong các hóa thạch vi cổ có niên đại từ 2,5 tỷ năm trước (ở lượt của Archean và Proterozoic),Nó sẽ có thể phát hiện các dấu ấn sinh học dưới dạng các phân tử hữu cơ đặc biệt, sự hình thành trong đó không thể được liên hệ bởi các đại diện của hệ thực vật và động vật thông thường được chúng ta biết đến.

Thậm chí còn hấp dẫn hơn, nhưng cũng gây nhiều tranh cãi hơn, là giả định rằng các dạng sống thay thế đã không biến mất và vẫn còn trong môi trường, tạo thành một “sinh quyển bóng”. Thoạt nhìn, ý tưởng có vẻ vô lý: nếu chúng ở ngay dưới mũi của chúng ta (và có thể trong mũi), tại sao chúng chưa được tìm thấy? Hầu hết chúng sinh trên cạn đều là vi sinh vật; không thể nói bất cứ điều gì cụ thể về họ, chỉ xem chúng bằng kính hiển vi. Để tìm ra vị trí của chúng trên cây phát sinh loài (“cây sự sống”), cần xác định trình tự nucleotide của bộ gen, và ngày nay chỉ một phần nhỏ các vi khuẩn đã biết đã trải qua một quy trình thử nghiệm như vậy.

Rừng của cuộc sống

Để phân loại sinh vật sống, các nhà khoa học sử dụng "cây sự sống" (cây phát sinh loài). Trên đó nó có thể theo dõi nguồn gốc của các đại diện khác nhau của hệ thực vật và động vật của Trái Đất và quan hệ họ hàng của họ. Nếu sự sống trên hành tinh của chúng ta nảy sinh nhiều lần, thì phương pháp phân loại này sẽ phải được thay thế bằng cách khác. Đây sẽ không phải là một cây sự sống, mà là cả một khu rừng.

Cây sự sống của chúng ta.Hình ảnh: "Trong thế giới khoa học"

Tất cả các sinh vật được biết đến với khoa học đều có đặc điểm sinh hóa tương tự và sử dụng cùng phương pháp lưu trữ thông tin di truyền. Ba nhánh chính trên cây sự sống của chúng ta là vi khuẩn, vi khuẩn (sinh vật đơn bào, tương tự như vi khuẩn, cũng không có hạt nhân) và sinh vật nhân chuẩn, bao gồm các tế bào của một tổ chức phức tạp hơn. Nhánh thứ ba bao gồm tất cả động vật, tất cả thực vật và nấm.

Gương cuộc sống
Các phân tử sinh học lớn có thể có hai cấu hình không gian, khác nhau ở chỗ chúng xoay mặt phẳng phân cực ánh sáng theo một hướng khác – phải hoặc trái. Theo đó, chúng được gọi là pravo-và levogyrate. Tất cả các axit amin tự nhiên thuận tay trái và DNA xoắn kép – dextrorotatory. Nhưng có lẽ có những sinh vật được xây dựng trên cơ sở các phân tử gương – levogyrate DNA và axit amin dextrorotatory?

Axit amin kỳ lạ
Phần lớn các sinh vật được biết đến với chúng tôi sử dụng cùng một bộ 20 axit amin để lắp ráp protein, nhưng các nhà hóa học tổng hợp có thể thu được nhiều hơn nữa.Có lẽ các dạng sống thay thế xây dựng protein của chúng từ các axit amin khác. Đây có thể là, trong số những người khác, isovalin và pseudoleucine, được tìm thấy trong các thiên thạch rơi xuống Trái Đất

Asen thay vì phốt pho
Theo một giả thuyết, asen có thể đóng vai trò của phốt-pho trong các sinh vật sống thay thế. Đối với chúng tôi, asen là chất độc chính xác bởi vì nó bắt chước tất cả các chức năng của phốt pho rất tốt. Tương tự, phốt pho có thể độc đối với các sinh vật có hóa sinh được tạo ra trên asen

Silicon thay vì carbon
Những dạng sống kỳ lạ nhất trong số tất cả những người khác có thể sử dụng silicon thay vì carbon. Loại thứ hai cũng là tetravalent (nghĩa là, nó có thể thêm bốn nguyên tử hoặc nhóm), các nguyên tử của nó có khả năng hình thành các cấu trúc tuần hoàn và các chuỗi dài phục vụ như xương sống của nhiều phân tử sinh học.

Tất cả các sinh vật được nghiên cứu chi tiết có thể có nguồn gốc chung. Chúng có sự trao đổi chất tương tự, gần như cùng một mã di truyền – do đó có thể xác định vị trí của chúng trên cây phát sinh loài. Nhưng tất cả các phương pháp mà các nhà sinh vật học sử dụng để xác định các sinh vật mới được tạo ra với một mắt đến các dạng sống bình thường.Nếu “doanh nghiệp bóng” khác với họ, thì các nhà nghiên cứu đơn giản sẽ không để ý đến chúng.

Sống biệt lập

Nơi để tìm kiếm các sinh vật thay thế trên trái đất hiện đại? Một số nhà nghiên cứu tin rằng hốc cô lập sinh thái không thể tiếp cận với các hình thức bình thường của cuộc sống có thể phục vụ như môi trường sống của họ. Một phát hiện tuyệt vời đã được thực hiện gần đây: ngay cả những sinh vật nổi tiếng cũng có thể sống sót trong điều kiện hoàn toàn khó chịu. Vi khuẩn được tìm thấy ở những nơi kỳ lạ như lỗ thông hơi núi lửa hoặc sa mạc băng giá của Nam Cực đã được tìm thấy. Có những “cực đoan” không chết trong các dung dịch muối bão hòa, các mỏ đá đã khai thác, chứa các kim loại nặng, trong nước được sử dụng trong hệ thống làm mát của các lò phản ứng nguyên tử.

Săn vô hình. Tìm kiếm "người ngoài hành tinh" ở đâu?

Để tìm kiếm các dạng sinh vật thay thế, các nhà sinh vật học đang khám phá các hốc cô lập sinh thái, điều kiện không thể chấp nhận được đối với các sinh vật được biết đến với khoa học. Đây có thể là các hồ có tính kiềm cao hoặc các hồ nước mặn, như Hồ Mono ở California (ở đầu), sa mạc khô đông lạnh ở Nam cực (ở giữa) hoặc bị ô nhiễm bởi chất thải công nghiệp, ví dụ Rio Tinto ở Tây Ban Nha (xuống dưới), chứa kim loại nặng.

Cuộc sống, như chúng ta biết, không thể không có nước ở trạng thái lỏng. Trong sa mạc Atacama ở miền bắc Chile, có một nơi khô ráo đến nỗi không có dấu hiệu của sự sống. Hơn nữa, mặc dù thực tế rằng một số vi sinh vật tồn tại trong nước sôi (100 ° C dưới áp suất khí quyển bình thường), các sinh vật chịu nhiệt có thể chịu đựng được 130 ° C không được phát hiện. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là không có các hình thức khác của cuộc sống mà sẽ chịu được những điều kiện nghiêm ngặt hơn nữa.

Các nhà khoa học có thể thành công trong việc tấn công các dạng sống thay thế bằng cách khám phá những dấu hiệu của hoạt động sinh học như chu trình carbon giữa đất và không khí trong các vùng sinh thái, ví dụ, trong các hệ sinh thái khép kín nằm sâu trong vỏ trái đất, ở sa mạc Nam Cực, trong các mỏ muối. bị nhiễm kim loại nặng và các chất không tương thích với cuộc sống khác. Bạn có thể tạo ra các điều kiện khắc nghiệt trong phòng thí nghiệm bằng cách thay đổi nhiệt độ và độ ẩm cho đến khi sự tuyệt chủng của các dạng sống đã biết được hoàn thành và xem có bất kỳ dấu hiệu nào của hoạt động sinh học hay không. Nếu có, thì có lẽ đây là dấu vết của một cuộc sống thay thế.Bằng cách này, một vi khuẩn kháng phóng xạ đã được tìm thấy. Deinococcus radioduranstrong đó liều bức xạ gamma gây tử vong cao gấp 1.000 lần so với con người. Hóa ra là D. radiodurans và tất cả các “radiophiles” khác có liên quan về mặt di truyền với các dạng sống đã biết và không phù hợp với vai trò của “người ngoài hành tinh”. Tuy nhiên, thực tế này không có nghĩa là các thí nghiệm tương tự không thích hợp cho việc tìm kiếm các dạng sống thay thế.

Tìm thấy một số hệ sinh thái, dường như hoàn toàn tách biệt với phần còn lại của sinh quyển. Các cộng đồng vi sinh vật sống dưới lòng đất sâu không có ánh sáng, oxy và chất hữu cơ do các sinh vật khác tạo ra. Sự tồn tại của họ được hỗ trợ bởi khả năng của một số thành viên trong cộng đồng sử dụng để tăng trưởng và sinh sản carbon dioxide và hydro thải ra trong các phản ứng hóa học hoặc các quá trình bức xạ. Nó được thiết lập rằng tất cả các thành viên của các hệ sinh thái này liên quan chặt chẽ về mặt di truyền với các vi sinh vật sống trong các lớp bề mặt của đất. Tuy nhiên, kiểu tìm kiếm này chỉ mới bắt đầu, và, có lẽ, nhiều điều bất ngờ đang chờ đợi các nhà nghiên cứu ở độ sâu của trái đất.Theo chương trình khoan sâu đáy đại dương, các mẫu đất từ ​​độ sâu tới 1 km đã được chiết xuất. Một trong những mục tiêu của chương trình là tìm ra dấu hiệu của sự sống trong lớp vỏ đại dương. Trong các mẫu đất lấy trong lớp vỏ lục địa ở độ sâu lớn hơn, các dấu vết của hoạt động sinh học đã được tìm thấy. Cần lưu ý rằng các nghiên cứu có hệ thống về loại này vẫn chưa được tiến hành, và còn quá sớm để đưa ra bất kỳ kết luận nào.

Ứng cử viên cho "người lạ"?

Khám phá với một kính hiển vi điện tử quét, 200 triệu năm tuổi đá trầm tích lấy từ đáy của một đại dương sâu trầm cảm ngoài khơi bờ biển Tây Úc, Phillip Uinz (Philippa Uwins) từ Đại học Queensland phát hiện ra các cấu trúc nhỏ có kích thước khác nhau, từ 20 đến 15 nm (trong ảnh là các hình cầu hình cầu và hình chữ nhật màu nâu). Chúng chứa DNA và, rõ ràng, nhân với điều kiện phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học nghi ngờ rằng những cái gọi là nanomicrobes này thực sự là chúng sinh.

"Người ngoài hành tinh" được tích hợp với môi trường

Hãy xem xét một tùy chọn khác. Các dạng thay thế của cuộc sống có thể được tìm thấy trong các hệ sinh thái phổ biến nhất, giả sử rằng "người ngoài hành tinh" không xác định sống giữa chúng ta.Tuy nhiên, nếu chúng chỉ được biểu diễn bằng vi dạng, chúng sẽ rất khó phân biệt với các đại diện của hệ vi sinh thông thường, chỉ tập trung vào các dấu hiệu bên ngoài. Hình thái của vi sinh vật không phải là rất đa dạng – nhiều trong số đó là hình cầu hoặc hình que. Nhưng "người ngoài hành tinh" có thể có một sinh hóa hoàn toàn khác nhau, có thể phục vụ như là một hướng dẫn trong tìm kiếm của họ.

Một trong những đặc điểm phân biệt của các dạng sống được biết đến với chúng ta là khả năng của các thành phần chính của các phân tử của chúng để xoay mặt phẳng phân cực ánh sáng theo một hướng có thể (trái hoặc phải). Mặc dù thực tế là in vitro các phân tử có thể ở cả hai sự phù hợp gương (levorotatory và dextrorotatory), trong các sinh vật sống đã biết chúng chỉ được tìm thấy trong một. Do đó, các axit amin (các khối xây dựng của protein) là levogyrate, và đường là dextrorotatory. Các xoắn kép bên phải tạo thành một phân tử DNA. Tuy nhiên, các định luật hóa học hoạt động giống như trong “trái” và trong thế giới “đúng”, và nếu chúng ta giả sử rằng cuộc sống có thể xảy ra một lần nữa, các khối xây dựng của nó sẽ đối xứng đối xứng với xác suất 50%."Cộng đồng bóng tối" có thể tuân theo các quy luật sinh học giống như luật thông thường, nhưng bao gồm các phân tử đối xứng gương. Các thành viên của nó sẽ không trực tiếp cạnh tranh với các dạng sống đã biết hoặc trao đổi gen với chúng.

Việc xác định các dạng sống đối xứng gương không khó. Các sản phẩm hoạt động quan trọng của chúng sẽ giống nhau về hóa học, nhưng đồng thời chúng sẽ có đối xứng đối diện và chỉ phát triển trong môi trường có các chất dinh dưỡng đối xứng gương. Richard Hoover (Richard hoover) và Elena Picuta (Elena Picuta) từ Trung tâm bay không gian Marshall (NASA) đã tiến hành một thí nghiệm trong đó họ đưa ra một loạt các "cực đoan" được phát hiện gần đây vào thứ Tư với các chất dinh dưỡng giống như gương và theo dõi xem các dấu hiệu của hoạt động sinh học có xuất hiện hay không. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một vi sinh vật có khả năng phát triển trong một môi trường kỳ lạ: Anaerovirgula multivoransphân lập từ trầm tích dưới đáy của một hồ nước kiềm ở California. Trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, ông không phải là một vi khuẩn với một thiết bị nội bộ đối xứng gương, mà là một vi sinh vật có khả năng tuyệt vời về mặt hóa học thay đổi axit amin và đường, chuyển chúng thành dạng “thích hợp” và sau đó sử dụng nó.

Trong thế giới của "cuộc sống bóng tối", một tập hợp các axit amin hoặc nucleotide khác nhau (các khối xây dựng DNA) được sử dụng. Tất cả các sinh vật sống được biết đến với chúng tôi tổng hợp DNA của chúng từ cùng một nucleotide – A, T, G và C (adenine, thymine, guanine và cytosine), và protein (với ngoại lệ hiếm) – từ 20 axit amin giống hệt nhau. Mã di truyền trong toàn bộ thế giới sống là phổ quát: một số ba nucleotide nhất định (ba) mã hóa các axit amin cụ thể bằng nhau. Trình tự các codon trong các gen tạo nên DNA, thiết lập trình tự các axit amin trong protein. Nhưng các nhà hóa sinh có thể tổng hợp nhiều axit amin không có trong phân tử protein của các sinh vật bình thường trong phòng thí nghiệm. Trong thiên thạch Murchison đã rơi trên lãnh thổ của Úc vào năm 1969, nhiều axit amin nổi tiếng đã được tìm thấy, nhưng cũng có một số axit bất thường như Isovalin và pseudoleucine. (Các nhà khoa học không biết làm thế nào họ vào một thiên thạch, nhưng họ chắc chắn rằng các axit amin có nguồn gốc không sinh học). Một số người trong số họ có thể phục vụ như là khối xây dựng cho các dạng sống thay thế. Để theo dõi "người ngoài hành tinh" như vậy, cần xác định axit amin,mà không có sinh vật nào được biết đến sử dụng và không hoạt động như một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất hoặc phân hủy của chúng, và tìm thấy bằng chứng về sự hiện diện của nó trong môi trường.

Các loại thông tin quý giá có thể được thu thập trong "đất màu mỡ", nơi các hình thức nhân tạo (tổng hợp) sinh trưởng phát triển. Hiện nay, các nhà hóa sinh đang tích cực tham gia vào việc tạo ra các sinh vật hoàn toàn mới, bao gồm các axit amin bất thường trong protein. Steve Benner (Steve benner) từ Quỹ phát triển phân tử ứng dụng ở Gainesville, Fla., xem xét rất hứa hẹn một lớp toàn bộ các phân tử được gọi là axit alphamethyl-amino. Tuy nhiên, chúng chưa được tìm thấy trong bất kỳ sinh vật nào được nghiên cứu cho đến nay. Ngay sau khi một vi sinh vật mới được xác định, nó sẽ là cần thiết để phân tích ngay lập tức thành phần protein của nó, bằng cách sử dụng, ví dụ, khối phổ, và sau đó tìm ra các axit amin các protein này bao gồm. Bất kỳ độ lệch nghiêm trọng nào của các thuộc tính của một người mới từ tiêu chuẩn sẽ là một dịp để nghi ngờ anh ta về "người khác".

Ngay cả khi chiến lược như vậy thành công, các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra đượchọ có thực sự tìm thấy một hình thức thay thế cuộc sống với một điểm khởi đầu rất đặc biệt hay chỉ là một đại diện chưa được biết trước đây của hệ vi sinh thông thường, như trường hợp vi khuẩn được xác định chỉ vào cuối những năm 1970. Nói cách khác, nó là cần thiết để đảm bảo rằng các ứng cử viên cho "người lạ" không phải là ở tất cả các chi nhánh bỏ qua trong cây sự sống, dài đi từ thân chính. Các dạng sống sớm có thể hoàn toàn khác với những dạng xuất hiện sau này. Ví dụ, có bằng chứng cho thấy mã bộ ba hiện tại là kết quả của việc tối ưu hóa hiệu quả mã hóa dưới áp lực của việc chọn lọc tự nhiên. Điều này ngụ ý sự tồn tại của một tiền chất thô sơ, ví dụ, một mã đôi cung cấp cho sự hình thành của một số lượng nhỏ các axit amin. Có thể giả định rằng một số sinh vật nguyên thuỷ vẫn sử dụng hệ thống mã hóa như vậy. Họ không phải là người lạ theo nghĩa đen của từ ngữ, họ chỉ là hóa thạch sống. Khám phá của họ cũng rất quan tâm đến khoa học.

Khả năng một nhánh chưa biết trước đó trên cây "của chúng ta" sẽ bị nhầm lẫn với cây "ngoài hành tinh" riêng biệt sẽ giảm nếu chúng ta giả định rằng sinh hóa của các dạng sống thay thế hoàn toàn khác với các dạng thông thường của chúng ta.Các nhà sinh học vũ trụ không loại trừ những sinh vật kỳ lạ này có thể sử dụng các dung môi khác thay vì nước, ví dụ như etan và mêtan. Đúng vậy, rất khó để tìm thấy những nơi trên Trái đất, nơi những chất như vậy sẽ ở trạng thái lỏng – vì điều này, nhiệt độ rất thấp là cần thiết, ví dụ như trên bề mặt Titan, vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ. Một xem xét khác liên quan đến quang phổ của các nguyên tố hóa học cơ bản tạo thành các phân tử hữu cơ: carbon, hydro, oxy, nitơ và phốt pho. Liệu cuộc sống có thể phát sinh nếu ít nhất một trong năm yếu tố được thay thế bởi một yếu tố khác không?

Phốt pho là nguyên tố "có vấn đề" nhất trong thế giới hữu cơ. Nó là tương đối hiếm, và theo các điều kiện đặc trưng của giai đoạn đầu của sự tiến hóa của Trái đất, nó hầu như không có đủ số lượng trong một hình thức dễ dàng tiếp cận – hình thức hòa tan. Felisa Wolf-Simon (Felisa wolf-simon) từ Đại học Harvard cho thấy rằng asen có thể khá thành công đóng vai trò của phốt pho trong thế giới hữu cơ; hơn nữa, trong các điều kiện của Trái đất nguyên thủy, ông thậm chí còn thích hợp hơn. Trong khả năng của mình để tạo thành các yếu tố cấu trúc của các hệ thống sống và tạo thành các hợp chất giàu năng lượng, asen không thua kém photpho. Ngoài ra, ông có thể tham gia vào các quy định của sự trao đổi chất.Nó không thể thực hiện chức năng này trong các hệ thống sống hiện tại, chính xác bởi vì nó quá giống với phốt pho. Đối với chúng tôi, asen là chất độc; tương tự, phốt pho sẽ là chất độc cho các sinh vật sử dụng asen như một trong những nguyên tố chính. Có lẽ các sinh vật thích asen vẫn sống trong một số hốc kỳ lạ, ví dụ, trong hốc biển hoặc suối nước nóng.

Một yếu tố quan trọng khác là kích thước. Tất cả các sinh vật đã biết tổng hợp protein từ các axit amin bằng cách sử dụng các "máy lắp ráp" tế bào lớn – ribosome. Cấu trúc như vậy có thể vừa với một tế bào chỉ khi kích thước của nó vượt quá vài trăm nanomet (một phần tỷ của một mét). Các hạt virus nhỏ hơn nhiều – khoảng 20 nm. Nhưng vi sinh vật không phụ thuộc, để tái tạo chúng sử dụng cấu trúc của một tế bào bị nhiễm và do đó không thể được coi là một dạng thay thế của cuộc sống. Tuy nhiên, theo một số nhà khoa học, sinh quyển thực sự đầy ắp những tế bào quá nhỏ để chứa ribosome. Năm 1990, Robert Folk (Robert Folk) từ Đại học Texas ở Austin đã thu hút sự chú ý đến các hình cầu nhỏ và hình cầu elip trong các đá trầm tích của các suối nước nóng ở Viterbo (Italy).Dân gian cho rằng họ đang bị hóa đá "vi khuẩn nano", đã làm vôi hóa các sinh vật có kích thước 30 nm. Sau đó Philip Uinz (Philippa Uwins) từ Đại học Queensland tìm thấy các cấu trúc tương tự trong các mẫu đá lấy từ đáy của một đại dương sâu trầm cảm ngoài khơi bờ biển Tây Úc. Nếu phát hiện thực sự có nguồn gốc sinh học, thì chúng có thể được coi là bằng chứng về sự tồn tại của các hệ thống sống thay thế không cần ribosome để lắp ráp protein và do đó, có thể có kích thước nhỏ tùy ý.


Vi sinh vật thay thế có thể sống trong cơ thể chúng ta.


Nhưng, có lẽ, môi trường sống kỳ lạ nhất của các dạng sống thay thế có thể là sinh vật của chính chúng ta. Năm 1988, Olavi Kayander (Olavi Kajander) và các đồng nghiệp của ông từ Đại học Kuopio ở Phần Lan, nhìn vào các tế bào động vật có vú dưới kính hiển vi điện tử, thấy trong nhiều hạt nhỏ bé có kích thước tới 50 nm – nhỏ hơn khoảng 10 lần so với vi khuẩn nhỏ nhất. Sau 10 năm, Kayander đưa ra giả thuyết rằng những hạt này là vi sinh vật sống sử dụng urê và góp phần hình thành sỏi thận bằng cách hấp thu canxi và các khoáng chất khác.Nó không thể được loại trừ rằng ít nhất một số cực đoan cực đoan này sử dụng các con đường trao đổi chất hoàn toàn khác nhau và, có lẽ, chỉ là những dạng sống thay thế khó nắm bắt mà các nhà sinh học đã tìm kiếm quá lâu.

Những người lạ lùng

Các vi khuẩn nhỏ nhất có đường kính khoảng 200 nm. Các sinh vật sống tự lập tạo nên “cây sự sống” của chúng ta không thể ít hơn, nếu không cấu trúc tổng hợp protein có kích thước 20-30 nm – ribosome – sẽ không phù hợp với chúng. Nhưng nếu vi sinh vật thay thế không có ribosome, thì chúng có thể hơi nhỏ, ví dụ như virus, – đường kính 20 nm. Vi-rút ribosome là không cần thiết – chúng sử dụng bộ máy của tế bào mà chúng bị nhiễm trùng để sinh sản.

Cuộc sống là gì?

Giả sử rằng, cuối cùng, một vi sinh vật có đặc tính sinh hóa bất thường được tìm thấy. Trước khi đăng ký anh ta trong sự tách rời của "người ngoài hành tinh", bạn cần phải tìm hiểu làm thế nào nó hoàn toàn khác với các dạng sống bình thường. Tuy nhiên, nếu chúng ta không biết cuộc sống là gì, thì không thể xây dựng các tiêu chí rõ ràng cho sự khác biệt. Vì vậy, một số nhà sinh vật học vũ trụ thừa nhận rằng các dạng sống có thể sử dụng silicon thay vì carbon.Vì carbon đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh hóa của các sinh vật hiện đại, rất khó để hình dung rằng các dạng sống “carbon” và “silicon” có thể đến từ một tổ tiên chung. Mặt khác, một sinh vật sử dụng một tập hợp các nucleotide và amino acid truyền thống, nhưng một mã di truyền khác, không thể được coi là một người ngoài hành tinh từ một thế giới khác. Sự khác biệt trong mã di truyền cũng có thể phát sinh trong quá trình tiến hóa.

Ngoài ra còn có vấn đề của tài sản đối lập: các sinh vật khác nhau rơi vào cùng điều kiện có thể hội tụ dần dần, thay đổi để tối ưu phù hợp với môi trường. Nếu hội tụ đi đủ xa, nguồn gốc độc lập của chúng hoàn toàn bị che khuất. Ví dụ, nó được biết rằng tần số sử dụng các axit amin được mã hóa bởi cùng một nucleotide triplet khác nhau từ sinh vật cho các sinh vật khác nhau, và sự khác biệt này đã phát triển dưới áp lực của sự lựa chọn tự nhiên. Các dạng sống thay thế ban đầu sử dụng một tập hợp các axit amin cụ thể, theo thời gian, có thể phát triển theo đặc điểm này theo hướng hội tụ với các dạng thông thường của chúng ta và mất đitính độc đáo.

Vấn đề xác định các hình thức khác là trầm trọng hơn bởi thực tế là có hai giả thuyết sinh học. Theo một trong số họ, quá trình sinh ra của cuộc sống gần như đồng thời, nó giống như một giai đoạn chuyển tiếp được các nhà vật lí biết đến. Có lẽ tất cả đã xảy ra tại một thời điểm khi hệ thống đạt đến một mức độ phức tạp nhất định từ quan điểm hóa học. “Hệ thống” không nhất thiết phải là một loại tế bào riêng lẻ. Theo nhiều nhà sinh vật học, cuộc sống nguyên thuỷ phát sinh trên cơ sở một cộng đồng tế bào nào đó mà các thành viên trao đổi chất và thông tin; quyền tự chủ ở cấp độ tế bào và sinh vật xuất hiện sau đó. Theo lý thuyết sinh học thứ hai, sự chuyển đổi từ hóa học sang sinh học đã được xác định một cách lâu dài và không rõ ràng, và một ranh giới phân giới rõ ràng giữa các thế giới này không thể rút ra được.

Nếu một sinh vật sống vẫn được coi là một hệ thống với các đặc tính nhất định (như khả năng lưu trữ và xử lý thông tin) tách biệt cuộc sống khỏi người không sống, thì sẽ có ý nghĩa khi nói về một hoặc nhiều sự kiện đã xác định trước sự xuất hiện của cuộc sống. Nhưng nếu cuộc sống là một hệ thống được tổ chức phức tạp mà không thể được xác định rõ ràng, rễ của nó có thể tan biến mà không có dấu vết trong thế giới hóa học phức tạp như nhau.Và trong trường hợp này, nói về nguồn gốc độc lập của một số dạng sống là không thể – trừ khi chúng đã phát sinh, ví dụ, trên các hành tinh của các hệ sao khác nhau và chưa bao giờ tiếp xúc với nhau.

Cho đến nay, chỉ một phần nhỏ của hệ vi sinh vật đa dạng của Trái đất đã được nghiên cứu. Với mỗi khám phá mới, ý tưởng của chúng tôi về những gì có thể trong thế giới sinh học và những gì không, mở rộng. Những nơi kỳ lạ hơn trên hành tinh của chúng ta sẽ trở thành chủ đề của nghiên cứu của chúng ta, chúng ta sẽ sớm khám phá ra những dạng sống mới, chưa biết. Nếu trong quá trình nghiên cứu chứng cứ sẽ được tìm thấy cho sự tồn tại của một sinh học của một bản chất khác, nó có nghĩa là lý thuyết của bản chất vũ trụ của cuộc sống có quyền tồn tại và, do đó, có hy vọng rằng chúng ta không đơn độc trong vũ trụ.

Bản dịch: N. N Shafranovskaya


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: