Körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt élt egy LUCA nevű mikroba – minden földi létforma az utolsó egyetemes közös őse. Mai szemmel nézve meglehetősen különös életformát folytatott, mintha csak egy másik bolygóról érkezett volna: mélyen a föld alatt, vas-kénben gazdag hidrotermális kürtőkben rejtőzött, anaerob és autotróf lévén nem lélegzett levegőt, a körülötte lévő sötét, fémekben gazdag környezetből állította elő a táplálékát. Anyagcseréje hidrogéntől, szén-dioxidtól és nitrogéntől függött, amelyeket olyan vegyületekké alakított, mint az ammónia.
És mégis: tőle származott minden, amit életnek nevezünk.
De hogy jutottunk el LUCA-ig? Vagyis: hogy alakult ki az élet? A kérdésre több elmélete is akad a tudósoknak.
Az életre még alkalmatlan Ős-Föld fantáziarajza (Forrás: Tim Bertelink/Public Domain)
Villámlással
Azon talán senki nem lepődik meg, hogy a földi élet megjelenésének idején uralkodó légköri viszonyok jelentősen eltértek a maiaktól. Az 1950-es években a Nobel-díjas kémikus, Harold Urey megállapította, hogy a Naprendszerben található bolygók többségének légkörét nitrogén és metán uralja; Urey ebből arra következtetett, hogy a korai Földnek is ilyen típusú légköre lehetett, és az élet jelenléte oxigénben gazdagabb légkörré alakította át azt. Urey azt is felvetette, hogy ez az őslégkör „valószínűleg rendkívül hatékonyan tudott szerves vegyületeket előállítani, amelyek aztán az élet előfutárai lehettek”
Urey egyik hallgatóját, Stanley Millert bízta meg egy kísérlet kidolgozásával, amelynek célja ennek az elméletnek a tesztelése volt. Az úgynevezett Miller–Urey-kísérlet során egy zárt rendszert hoztak létre, amelyben vizet melegítettek fel, és hidrogén-, metán- és ammónia-molekulákkal kevertek össze. Majd, hogy szimulálják a villámlást, két elektródát helyeztek el a kísérleti légkör palackjában, és ezeket egy elektromos elem két ellentétes pólusához kötötték. Az elektromos feszültséget és a távolságot az elektródák között úgy állították be, hogy szikrázás jöjjön létre. Majd az egészet lehűtötték, hogy a keverék kondenzálódhasson és esőként visszahullhasson a vízbe.
Az eredmény igen látványos volt: egy héten belül a kísérleti mini-ősóceán vörösesbarnára változott, mivel a molekulák egyesülve aminosavakat hoztak létre – vagyis az élet építőköveit.
A korai Föld a légköri viszonyoknak köszönhetően rózseszínes-narancssárgás színben is pompázhatott (Forrás: NASA/Goddard Space Flight Center/Francis Reddy)
Későbbi kutatások ugyan kimutatták, hogy a bolygó korai légköre némileg más volt, mint a Miller által létrehozott kísérleti rendszer, és hogy fő összetevői a nitrogén és a szén-dioxid voltak, míg a hidrogén és a metán kisebb mennyiségben volt jelen, ám a tudós által felvázolt elvek így is helytállónak bizonyult. A villámlások, az aszteroida-becsapódások és a Napból származó ultraibolya sugárzás együttesen hidrogén-cianidot hozott létre, amely aztán a Föld kérgéből a víz által felszínre hozott vassal lépett reakcióba, és olyan vegyi anyagokat képzett, mint például a cukrok. Ezek a vegyi anyagok összeállhattak, és ribonukleinsav-szálakat, vagyis RNS-t hozhattak létre, amely az élet egyik kulcsfontosságú alkotóeleme; egy bizonyos ponton az RNS-molekulák elkezdték önmagukat replikálni, és így létrejött az élet.
A világűrből
Vagy nem így.
Egy másik elmélet szerint ugyanis az aminosavak, valamint az élet néhány más kulcsfontosságú építőköve, mint például a szén és a víz, egyenesen a világűrből kerülhettek az Ősföldre! Egészen pontosan a Földet nagy sűrűségben bombázó üstökösökről és meteoritokról, amelyek az élet számos szerves építőkövét hordozták.
Meteorhullás Kalifornia felett (Forrás: Bob Riha Jr.,Getty Images)
Emellett szólhat, hogy a nitrogénből és szén-dioxidból álló korai légkör kevésbé volt előnyös a Miller által kidolgozott hidrogén-metán-ammónia keverékben lezajlott feltételezett kémiai reakciók némelyikéhez; viszont egy közepes méretű becsapódás átmenetileg légköri hidrogént és metánt hozhat létre, amely sokkal kedvezőbb feltételeket teremt az élethez.
Vízből
De persze az is elképzelhető az élet az óceán mélyén, a tengerfenék hidrotermális kürtői körül alakulhatott ki, vagy – ami még valószínűbb – a felszíni vizekben, ahol a napenergia indította be a folyamatokat: sekély tavakban vagy termálforrásoknál, vulkanikus régiók körül, vagy olyan környezetben, ahol gyakoriak voltak a meteorbecsapódások.
Ahhoz ugyanis, hogy a megfelelő kémiai reakciók végbemehessenek, folyadékra van szükség, amelyek közül csak gyakorlatilag csak egy található meg nagy és állandó mennyiségben a bolygó felszínén: a víz.
