Μια ρηχή λίμνη γνωστή για τα αλμυρά νερά της μπορεί να κρύβει το μυστικό της προέλευσης της ζωής στην Γη. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η χημική σύνθεση των νερών μπορεί να είναι η βάση για την πηγή της ζωής.
Ορισμένοι από αυτούς έχουν διατυπώσει τη θεωρία ότι η εικόνα ενός άγονου κόσμου που μοιάζει με ηφαιστειακό τοπίο, μέσα στο οποίο βράζουν τα νερά αυτής της λίμνης μπορεί να είναι ακριβώς η εικόνα της προέλευσης της ζωής, αντί για την σημερινή εικόνα που έχουν οι περισσότεροι επιστήμονες και αφορά ένα ωκεάνιο περιβάλλον.
Μια μελέτη μάλιστα που εστιάζει στην λίμνη της «Τελευταίας Ευκαιρίας» στην επαρχία της Βρετανικής Κολομβίας, στον Καναδά, προσφέρει νέα υποστήριξη σε αυτή την ιδέα.
Η ρηχή, αλμυρή, υδάτινη μάζα που βρίσκεται σε ηφαιστειακό πέτρωμα – γνωστή ως λίμνη Last Chance Lake – περιέχει ενδείξεις ότι οι πλούσιες σε ανθρακικά λίμνες στην αρχαία Γη θα μπορούσαν να έχουν αποτελέσει το “λίκνο της ζωής”, σύμφωνα με τον συν-συγγραφέα της μελέτης David Catling. Ο καθηγητής γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον υποστηρίζει ότι το εύρημα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature στις 9 Ιανουαρίου, θα μπορούσε να προωθήσει την επιστημονική κατανόηση του πώς ξεκίνησε η ζωή.
Το μυστικό της ζωής
“Ήμασταν σε θέση να ψάξουμε για τις συγκεκριμένες συνθήκες που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι ώστε να συνθέσουν τα δομικά στοιχεία της ζωής στη φύση”, δήλωσε ο Catling. “Πιστεύουμε ότι έχουμε ένα πολά υποσχόμενο μέρος για την προέλευση της ζωής”.
Ο Catling και οι συνεργάτες του συνειδητοποίησαν για πρώτη φορά ότι η λίμνη θα μπορούσε να είναι η εστία της έρευνά τους, όταν μετά από μια βιβλιογραφική ανασκόπηση, ανακάλυψαν μια αδημοσίευτη μεταπτυχιακή διατριβή από τη δεκαετία του 1990, η οποία είχε καταγράψει ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα φωσφορικών αλάτων στα νερά της. Όμως οι ερευνητές έπρεπε να το δουν με τα μάτια τους.
Η λίμνη «Τελευταία Ευκαιρία»
Η λίμνη Last Chance δεν έχει βάθος μεγαλύτερο από 30 πόντους. Βρίσκεται σε ένα ηφαιστειακό οροπέδιο στη Βρετανική Κολομβία, σε υψόμετρο μεγαλύτερο από 1.000 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και περιέχει τα υψηλότερα επίπεδα συμπυκνωμένου φωσφορικού άλατος που έχουν καταγραφεί ποτέ σε οποιοδήποτε φυσικό υδάτινο σώμα στη Γη. Ένα κρίσιμο συστατικό των βιολογικών μορίων, το φωσφορικό άλας είναι μια χημική ένωση που περιέχει το ζωογόνο στοιχείο φώσφορο. Βρίσκεται σε μόρια όπως το RNA και το DNA, καθώς και στο ATP, ένα μόριο απαραίτητο για την παραγωγή ενέργειας σε όλες τις μορφές ζωής.
Η αφθονία των φωσφορικών αλάτων στη λίμνη Last Chance είναι πάνω από 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι είναι τυπικό για τους ωκεανούς ή τις λίμνες, σύμφωνα με τον Sebastian Haas, μεταδιδακτορικό ερευνητή που μελετά τη μικροβιολογία και τη χημεία των υδάτινων περιβαλλόντων στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και ήταν επικεφαλής της μελέτης.
Μεταξύ 2021 και 2022, η ομάδα ερευνητών επισκέφθηκε τη λίμνη Last Chance για να συλλέξει και να αναλύσει δείγματα νερού και ιζήματος.
Τότε ήταν που ανακάλυψαν ότι η λίμνη Last Chance δεν είναι απλώς ένα φυτώριο φωσφορικών αλάτων, αλλά και του ορυκτού δολομίτης, το οποίο επιτρέπει τη συσσώρευση φωσφόρου σε αυτό το περιβάλλον και είχε σχηματιστεί ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης στη λίμνη μεταξύ ασβεστίου, μαγνησίου και ανθρακικών αλάτων.
Οι σύνθετες χημικές διεργασίες, επηρεασμένες από τα ορυκτά του ηφαιστειακού πετρώματος πάνω στο οποίο σχηματίστηκε η λίμνη, καθώς και από ένα ξηρό κλίμα, δημιούργησαν ουσιαστικά τις μοναδικές συγκεντρώσεις φωσφορικών αλάτων – ένα σύνολο συνθηκών που οι ερευνητές πιστεύουν ότι θα μπορούσαν κάποτε να έχουν οδηγήσει στην εμφάνιση της ζωής στη Γη, σύμφωνα με τον Haas. “Προσθέτουμε αξιοπιστία στην ιδέα ότι αυτού του είδους το περιβάλλον θα ήταν ευνοϊκό για την προέλευση της ζωής και είναι αληθοφανές”, δήλωσε.
Η λίμνη Last Chance δεν έχει ηλικία 4 δισεκατομμυρίων ετών – στην πραγματικότητα, εκτιμάται ότι υπάρχει εδώ και λιγότερο από 10.000 χρόνια. Η περιοχή είναι απλώς ένα σύγχρονο ανάλογο, ή ένα φυσικό στιγμιότυπο του παρελθόντος που τελικά προσφέρει στους επιστήμονες την ευκαιρία να κατανοήσουν καλύτερα πώς μπορεί να έμοιαζε η αρχέγονη Γη εκτός εργαστηρίου.
“Εχουμε κάθε λόγο να πιστεύουμε ότι παρόμοιες λίμνες θα είχαν εμφανιστεί στην πρώτη ξηρά που δημιουργήθηκε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, επειδή τα ηφαιστειακά πετρώματα στα οποία βρίσκεται η λίμνη Last Chance αποτελούν ουσιαστικά προϋπόθεση για τον σχηματισμό λιμνών σόδας”, δήλωσε ο Haas. “Και αυτό που εν μέρει δείχνουμε εδώ είναι ότι η χημεία του νερού των λιμνών σόδας είναι η προϋπόθεση για αυτά τα υψηλά επίπεδα φωσφορικών”.
Το μυστικό με την ζεστή λίμνη του Δαρβίνου
Οι “λίμνες σόδας”, όπως η λίμνη Last Chance Lake, είναι ρηχές υδάτινες μάζες που περιέχουν τεράστιες ποσότητες από διαλυμένο νάτριο και ανθρακικά άλατα – όπως η μαγειρική σόδα – τα οποία συνήθως προέρχονται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ νερού και ηφαιστειακών πετρωμάτων. Μπορούν να βρεθούν σε όλο τον κόσμο, αλλά είναι πολύ λιγότερο συνηθισμένες από άλλες αλμυρές υδάτινες μάζες. “Αυτού του είδους οι λίμνες, έχουν τα υψηλότερα επίπεδα φωσφορικών αλάτων που ταιριάζουν με αυτά που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι στο εργαστήριο για να φτιάξουν (γενετικά μόρια)”, δήλωσε ο Catling.
Όταν οι επιστήμονες προσπάθησαν στο εργαστήριο να αναπαράγουν τις χημικές αντιδράσεις που δημιουργούν τα βιομόρια που πιστεύεται ότι είναι το κλειδί για την προέλευση της ζωής, οι απαραίτητες συγκεντρώσεις φωσφορικών είναι έως και ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερες από αυτές που συνήθως βρίσκονται στα φυσικά ύδατα του κόσμου.
“Αν είχαμε τέτοιου είδους λίμνες στην αρχαία Γη, θα είχαν πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε φωσφορικά άλατα, όπως ακριβώς η λίμνη Last Chance”, πρόσθεσε ο Catling.
Τέτοια υδάτινα σώματα βρίσκονται εδώ και καιρό στο στόχαστρο των επιστημόνων ως πιθανές πηγές αρχέγονης ζωής. Τη δεκαετία του 1800, ο Κάρολος Δαρβίνος έγραψε για πρώτη φορά για τη θεωρία της “ζεστής μικρής λίμνης”, η οποία πρότεινε ότι σε ζεστές, ρηχές, πλούσιες σε φωσφορικά άλατα λίμνες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί τα πρώτα μόρια της ζωής.
“Μέρος αυτού που (ο Δαρβίνος) οραματίζεται είναι αυτές οι λίμνες που αναβλύζουν … όπως το Yellowstone”, δήλωσε ο Matthew Pasek, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα που μελετά τη χημεία του φωσφόρου και επιστήμες σχετικά με την προέλευση της ζωής.
Το μυστικό της θαλάσσιας προέλευσης
Αλλά αυτή δεν είναι η μόνη δημοφιλής θεωρία για το πώς πρωτοεμφανίστηκε η ζωή στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Μια άλλη είναι ότι η ζωή ξεκίνησε σε υδροθερμικές πηγές στα βάθη της θάλασσας. Η νέα μελέτη προσθέτει στο σύνολο των στοιχείων που υποστηρίζουν την υπόθεση της θερμής μικρής λίμνης, εκτιμά ο Pasek, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.
«Το κύριο σημείο, ότι δηλαδή μπορεί να υπάρχουν τόσο υψηλές συγκεντρώσεις φωσφορικών σε αυτές τις λίμνες, ενισχύεται σίγουρα από αυτό το εύρημα. Και δείχνει, ότι : ‘Έτσι μπορεί να συμβεί αυτό’», λέει ο Pasek.
Παρόλα αυτά, το φωσφορικό άλας σε μαζική αφθονία δεν είναι η μόνη ουσία που απαιτείται για να δημιουργηθεί ζωή. Στα προαπαιτούμενα περιλαμβάνονται επίσης πηγές άνθρακα και αζώτου, καθώς και τα κατάλληλα χημικά και φυσικά στοιχεία -συμπεριλαμβανομένων φαινομένων που είναι γνωστά ως κύκλοι υγρού-ξηρού- και επιτρέπουν το σχηματισμό των απαραίτητων χημικών ενώσεων και αντιδράσεων.
Το μυστικό που… λείπει από την λίμνη
Αλλά οι συγγραφείς δήλωσαν πως δεν υποστηρίζουν ότι η σημερινή λίμνη Last Chance («Τελευταία Ευκαιρία») διαθέτει όλα τα συστατικά που απαιτούνται για τα δομικά στοιχεία της ζωής. Υποστηρίζουν απλώς ότι η λίμνη περιέχει μερικά κρίσιμα κομμάτια.
“Η σημερινή λίμνη Last Chance δεν περιέχει αρκετές χημικές ουσίες που τώρα πιστεύουμε ότι είναι πιθανώς κρίσιμες για την προέλευση της ζωής”, δήλωσε ο Haas, αναφέροντας ως παράδειγμα το κυάνιο. Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι μια αρχέγονη εκδοχή της λίμνης «σόδας» μπορεί κάλλιστα να περιείχε την ουσία αυτή.
Αν και η εργασία αυτή “δεν λύνει με μοναδικό τρόπο το ερώτημα για το πού δημιουργήθηκε η ζωή”, σύμφωνα με τον Γούντγουορντ Φίσερ, γεωβιολόγο στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη) “αναδεικνύει περιβάλλοντα στην επιφάνεια της Γης σήμερα, που οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν με μεγαλύτερη λεπτομέρεια, για να κατανοήσουν καλύτερα τους μηχανισμούς που ευθύνονται για την γέννηση της ζωής στον πλανήτη μας και ενδεχομένως και αλλού”.
Το μυστικό στον… Αρη
Αν η ζωή όντως εμφανίστηκε σε λίμνες σόδας στη στεριά, αντί στον πυθμένα του ωκεανού, αυτή η γνώση θα μπορούσε θεωρητικά να βοηθήσει στην αναζήτηση στοιχείων για ζωή πέρα από τη Γη.
“Αν πιστεύατε ότι η ζωή προήλθε από τον πυθμένα του ωκεανού, θα μπορούσατε να ρίξετε μια πιο προσεκτική ματιά στους υποπαγετώδεις ωκεανούς στα φεγγάρια του Κρόνου και του Δία”, δήλωσε ο Haas. “Αλλά αν πιστεύετε ότι η ζωή προήλθε από τις χερσαίες επιφάνειες της Γης, πλανήτες όπως ο Άρης μπορεί να είναι πολύ πιο σημαντικοί”.
Ο ίδιος τύπος σχηματισμού πετρωμάτων που παράγει λίμνες σόδας μπορεί να βρεθεί σε μεγάλο μέρος της επιφάνειας βραχωδών πλανητών, όπως ο Άρης, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ζωή μπορεί να έχει σχηματιστεί με παρόμοιο τρόπο κάπου αλλού στο σύμπαν.
“Η κατανόηση του πώς δημιουργήθηκε η ζωή στη Γη έχει αυτή τη σημασία αναφορικά με την αναζήτησή μας για ζωή έξω από τη Γη”, δήλωσε ο Haas στο CNN. “Η καλύτερη κατανόηση του πώς δημιουργήθηκε η ζωή στη Γη μας πληροφορεί για το πού να ψάξουμε για ζωή σε άλλους πλανήτες ή σε φεγγάρια άλλων πλανητών στο ηλιακό σύστημα”.
