Credito di immagine: Woods Hole Oceanographic
Molte cose dovevano andare bene perché la vita si realizzasse. Se torni indietro nel tempo, tutto inizia con un universo del Big Bang che dà vita allo spazio e al tempo. In quel primo universo la luce echeggiava, rallentata in vibrazione, gli elementi primordiali si coalizzarono e poi si condensarono in una prima generazione di massicce stelle da riproduzione. Dopo essersi scaldato al concetto (per compressione gravitazionale), la materia primordiale iniziò a fondersi in nuclei stellari e una forma minore di luce si spostò verso l'esterno per riscaldare e illuminare un universo giovane e potenzialmente in continua espansione.
Più tempo e più spazio hanno visto implodere molte di quelle prime stelle blu (dopo aver vissuto vite molto brevi). Le successive esplosioni emisero nello spazio grandi quantità di atomi più pesanti - non primordiali. Da questa ricca dotazione cosmica si formarono nuove stelle - molte con assistenti planetari. Poiché tali soli di seconda e terza generazione sono meno massicci dei loro progenitori, bruciano più lentamente, più fresco e molto, molto più a lungo - qualcosa di essenziale per il tipo di livelli di energia benevolmente coerenti necessari per rendere possibile la vita organica.
Sebbene le stelle degli allevatori si formassero entro poche centinaia di milioni di anni dal Big Bang, la vita qui sulla Terra prese il suo tempo. Il nostro Sole - una stella di terza generazione di modesta massa - si formò circa nove miliardi di anni dopo. Le forme di vita si sono sviluppate poco più di un miliardo di anni dopo. Quando ciò avvenne, le molecole si unirono per formare composti organici che - in condizioni adeguate - si unirono come amminoacidi, proteine e cellule. Durante tutto questo uno strato di complessità è stato aggiunto a un altro e le creature sono diventate sempre più percettive del mondo che li circonda. Alla fine - dopo più di miliardi di anni - si sviluppò la visione. E la visione - aggiunta a un senso soggettivo di consapevolezza - ha permesso all'Universo di guardare indietro a se stesso.
La ricerca empirica sui fondamenti della vita mostra che una miscela di elementi ben scelti (idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto) esposti alle radiazioni ultraviolette non ionizzanti forma aminoacidi. Gli aminoacidi stessi hanno una notevole capacità di incatenarsi in proteine. E le proteine hanno una capacità piuttosto "protea" di dare forma e comportamento alle cellule. Ora è considerato del tutto possibile che i primi aminoacidi abbiano preso forma nello spazio1 - schermato da forme di radiazione più dure all'interno di vaste nuvole costituite da materiale primordiale e stellare. Per questo motivo, la vita può essere un fenomeno onnipresente semplicemente aspettando solo alcune condizioni favorevoli per mettere radici e crescere in una grande varietà di forme.
Attualmente, gli esobiologi ritengono che l'acqua liquida sia essenziale per la formazione e la moltiplicazione della vita organica. L'acqua è una sostanza straordinaria. Come solvente delicato, l'acqua consente ad altre molecole di dissociarsi e mescolarsi. Nel frattempo è molto stabile ed è trasparente alla luce visibile - qualcosa di utile se i biotici devono ricavare energia direttamente dalla luce solare. Infine, l'acqua mantiene bene la temperatura, porta via il calore in eccesso attraverso la vaporizzazione e galleggia quando viene raffreddata per solidificarsi come ghiaccio.
Secondo l'esobiologo della NASA Andrew Pohorille, "L'acqua riunisce molecole organiche e consente l'organizzazione in strutture che alla fine sono diventate cellule". In tal modo, l'acqua agisce in una matrice senza pari che consente alle molecole organiche di formare strutture auto-organizzanti. Andrew cita una proprietà associata in modo univoco all'acqua che rende possibile l'auto-organizzazione e la crescita: “L'effetto idrofobo è responsabile del fatto che l'acqua e l'olio non si mescolano, i saponi e i detergenti 'catturano' lo sporco oleoso durante il lavaggio in acqua e per un vasto numero di altri fenomeni. Più in generale, l'effetto idrofobo è responsabile della separazione delle molecole non polari (oleose) o di parti di molecole dall'acqua, in modo che possano aderire anche se non sono legate. In biologia queste sono precisamente le interazioni responsabili della formazione delle pareti cellulari membranose e del ripiegamento delle proteine in strutture funzionali. "
Affinché l'acqua prenda lo stato liquido, deve rimanere in un intervallo relativamente stretto di temperature e pressioni. Per questo motivo solo alcuni pianeti ben posizionati - e forse una manciata di grandi lune sono favoriti con le condizioni necessarie per far vivere la vita. In molti casi tutto si riduce a una forma di immobile celeste: posizione, posizione, posizione ...
La prima vita sulla Terra era molto semplice in termini di forma e comportamento. Sebbene cellulari, mancavano di un nucleo centrale (procariotico) e di altre sottostrutture (organelli). Mancando un nucleo di tali cellule riprodotte asessualmente. Questi anaerobi sussistevano principalmente creando (anabolizzando) gas metano da idrogeno e anidride carbonica. Gli piaceva il calore - e ce n'era un sacco da fare in giro!
Il fatto che la vita si sia sviluppata sulla Terra non dovrebbe essere sorprendente come si potrebbe pensare. La vita è ora considerata molto più robusta di quanto si immaginasse. Anche adesso le prese d'aria idrotermali profonde nell'oceano espellono acqua quasi bollente. Adiacente a tali prese d'aria la vita - sotto forma di vermi giganti e vongole - fiorisce. In profondità sotto la superficie della Terra si trovano batteri anaerobici che metabolizzano i minerali. Tali condizioni erano ritenute impossibili per gran parte del XX secolo. La vita sembra sorgere anche nelle condizioni più difficili.
Con l'avanzare delle forme di vita nel nostro mondo, le cellule svilupparono organelli, alcuni incorporando cellule minori e più specializzate nelle loro strutture. Il pianeta si raffreddò, la sua atmosfera si chiarì e la luce del sole giocò sugli oceani. I batteri primitivi sorsero che fissavano l'energia della luce solare come cibo. Alcuni sono rimasti procariotici mentre altri hanno sviluppato un nucleo (eucariotico). Questi batteri primitivi aumentavano il contenuto di ossigeno nell'atmosfera terrestre. Tutto ciò è emerso circa 2 miliardi di anni fa ed è stato essenziale per sostenere la qualità e la quantità della vita che popola attualmente "il Pianeta Blu".
In origine l'atmosfera consisteva in meno dell'1% di ossigeno, ma all'aumentare dei livelli, le forme di vita che si nutrono di batteri si adattano per sintetizzare l'acqua dall'ossigeno e dall'idrogeno. Ciò ha liberato molta più energia del metabolismo del metano. La sintesi controllata di acqua è stata un grande risultato per la vita. Considera gli esperimenti di laboratorio di chimica delle scuole superiori in cui l'idrogeno e l'ossigeno gassosi vengono combinati, riscaldati e poi esplodono. Le forme di vita primitive dovevano imparare a gestire questa roba molto volatile in un modo molto più sicuro - mettendo il fosforo al compito nella conversione di ADP in ATP e viceversa.
Più tardi - circa 1 miliardo di anni fa - presero forma le più semplici creature multicellulari. Ciò si è verificato quando le cellule si sono unite per il bene comune. Ma tali creature erano semplici colonie. Ogni cellula era completamente autonoma e si prendeva cura dei propri bisogni. Tutto ciò di cui avevano bisogno era un'esposizione costante al brodo caldo dei primi oceani per acquisire sostanze nutritive ed eliminare i rifiuti.
Il prossimo grande passo nell'evoluzione della vita2
è venuto quando si sono sviluppati tipi di tessuti cellulari specializzati. Muscolo, nervo, epidermide e cartilagine hanno fatto progredire lo sviluppo di molte forme di vita complesse che popolano il nostro pianeta, dalla pianta in fiore al giovane astronomo in erba! Ma quella primissima creatura organizzata potrebbe benissimo essere stata un verme (anellide) che scavava nella melma marina di circa 700 milioni di anni fa. Mancando gli occhi e un sistema nervoso centrale possedeva solo la capacità di toccare e gustare. Ma ora la vita aveva la capacità di differenziarsi e specializzarsi. La stessa creatura è diventata l'oceano ...
Con l'avvento di creature ben organizzate il ritmo della vita accelerò:
Entro il 500 MYA, i primi vertebrati si sono evoluti. Probabilmente si trattava di creature simili ad anguille prive di vista ma sensibili ai cambiamenti chimici - e forse elettrici - nei loro ambienti.
Con 450 MYA, i primi animali (insetti) si unirono alle piante radicanti sulla terra.
Circa 400 MYA i primi vertebrati si arrampicarono fuori dal mare. Potrebbe essere stato un pesce anfibio che sopravviveva agli insetti e alla vita vegetale lungo la costa.
Entro 350 MYA - emersero i primi rettili “simili a iguana”. Questi possedevano mascelle forti, dure, in un teschio di un pezzo. Man mano che crescevano, tali rettili alleggerivano il cranio aggiungendo degli orifizi (al di là delle semplici orbite). Prima che i dinosauri dominassero la terra, i coccodrilli, le tartarughe e gli pterasauri (rettili volanti) li precedevano.
I mammiferi primitivi risalgono a quasi 220 milioni di anni fa. La maggior parte di queste creature erano piccole e simili a roditori. Le versioni successive svilupparono la placenta, ma le specie precedenti semplicemente covavano le uova internamente. Tutti i mammiferi, ovviamente, sono a sangue caldo e per questo motivo devono mangiare voracemente per mantenere la temperatura corporea - specialmente nelle fredde notti ventose che inseguono le deboli galassie lungo il fiume Eridano ...
Come i mammiferi, gli uccelli a sangue caldo richiedono più cibo dei rettili - ma come i rettili - depongono le uova. Non è una cattiva idea per una creatura di volo! Oggi gli uccelli celesti volano (come Cygnus il Cigno e Aquila l'Aquila di fine estate) perché i veri uccelli hanno preso il volo circa 150 MYA.
I primi primati esistevano anche durante il periodo di estinzione dei dinosauri. Prove forti supportano l'idea che i dinosauri stessi siano passati in gruppo dopo che un asteroide - o una cometa - ha colpito la penisola dello Yucatan negli Stati Uniti del Messico. Dopo questo evento catastrofico le temperature sono diminuite con il calare di un inverno "non nucleare". In tali condizioni il cibo era scarso, ma il sangue caldo si presentava da solo. Non passò molto tempo prima che un tipo di "gigantismo" ne rimpiazzasse presto un altro: i mammiferi stessi crescevano di dimensioni straordinarie e il più grande si sviluppava nel grembo del mare e ora assume la forma di grandi balene.
La fine delle "lucertole terribili" non fu la prima estinzione di massa della vita: quattro precedenti morti erano stati preceduti. Oggi, consapevoli del potenziale di altri impatti cataclismici, alcuni astronomi del mondo tengono d'occhio i frammenti di detriti orbitanti attorno alla terra rimasti dalla formazione del sistema solare. I tipi più piccoli, ad esempio le meteore, organizzano innocui spettacoli di luci celesti. Meteore più grandi (bolidi) occasionalmente diffondono "fiamma" e trascinano "fumo" mentre si schiantano sulla Terra. Corpi più grandi hanno lasciato scie di devastazione naturale attraverso miglia di foreste, senza nemmeno lasciare una traccia del loro materiale di "schianto del partito". Ma gli intrusi più grandi hanno poca modestia. Un asteroide o una cometa di un chilometro di diametro comporterebbe una calamità assoluta per un centro abitato. Corpi dieci volte più grandi di questi possono spiegare massicci decadimenti del tipo che ha segnato la fine della dinosauria.
Gli esseri umani hanno camminato per la prima volta circa 6MYA. Ciò probabilmente si è verificato quando il percorso si è differenziato tra i proto-scimpanzé e i primi ominidi. Quella divergenza seguì un periodo di dieci milioni di anni di rapida evoluzione dei primati e si mescolò in un ciclo di sei milioni di anni di evoluzione umana. I primi strumenti in pietra sono stati realizzati a mano umana circa 2 milioni di anni fa. Il fuoco è stato imbrigliato da un membro intraprendente della specie umana un milione di anni dopo. La tecnologia ha acquisito slancio molto lentamente: sono trascorse centinaia di migliaia di anni senza alcun miglioramento significativo degli strumenti utilizzati dalle società tribali del passato.
Gli umani moderni hanno avuto origine oltre 200.000 anni fa. Circa 125 mila anni dopo si verificò un evento che avrebbe potuto ridurre l'intera popolazione umana del pianeta Terra a meno di 10.000 individui. Quell'evento non era di natura extra-terrestre - la Terra stessa probabilmente ha eruttato "fuoco e zolfo" durante l'eruzione di una camera di magma carica di gas (simile a quella sotto il Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti occidentali). Passarono altri 65.000 anni e l'età della pietra cedette il passo all'era dell'agricoltura. Di 5000 anni fa le prime città-stato si unirono in fertili vallate circondate da climi molto meno ospitali. Intere civiltà sono andate e sono andate. Ognuno passa una fiaccola di cultura e tecnologia che evolve lentamente alla successiva. Oggi sono passati solo pochi secoli da quando le prime lenti di vetro a forma di mano umana hanno rivolto l'occhio umano sulle cose del cielo notturno.
Oggi enormi specchi e sonde spaziali ci consentono di contemplare le vaste portate dell'universo. Vediamo un Cosmo dinamico e molto probabilmente elettrizzante con una vita più abbondante di quanto chiunque possa immaginare. Come la luce e la materia, la vita può benissimo essere una qualità fondamentale del continuum spazio-temporale. La vita potrebbe essere universale come la gravitazione - e personale come una sera sola con un telescopio sotto il cielo notturno ...
1 In effetti, l'impronta digitale spettrografica a radiofrequenza di almeno un amminoacido (glicina) è stata trovata in vaste nuvole di polvere e gas all'interno del mezzo interstellare (ISM). (Vedi Amminoacido trovato nello spazio profondo).
2 Che la vita si sviluppi da forme meno sofisticate a forme più sofisticate è una questione che va oltre la disputa scientifica. Proprio come avviene questo processo è una questione di profonda divisione nella società umana. Gli astronomi - a differenza dei biologi - non sono tenuti a sostenere una teoria particolare su questo tema. Se la mutazione casuale e la selezione naturale guidano il processo o esiste una “mano” invisibile per provocare tali cose è al di fuori del regno dell'indagine astronomica. Gli astronomi sono interessati a strutture, condizioni e processi nell'universo in generale. Man mano che la vita diventa più saliente di quella discussione, l'astronomia - in particolare l'esobiologia - avrà più da dire sulla questione. Ma il fatto stesso che gli astronomi possano permettere alla natura di parlare su questioni come una "creazione ex nihilo" improvvisa e istantanea sotto forma di Big Bang mostra quanto sia flessibile il pensiero astronomico rispetto alle origini finali.
Riconoscimento: I miei ringraziamenti vanno all'esobiologo
Andrew Pohorille della NASA che mi ha chiarito il grande significato dell'effetto idrofobo sulla formazione di strutture auto-organizzanti. Per ulteriori informazioni sull'esobiologia, consultare il sito Web ufficiale della NASA Exobiology Life Through Space and Time attraverso il quale ho avuto la fortuna di contattare Andrew.
Circa l'autore:
Ispirato al capolavoro dei primi del 1900: "Il cielo attraverso i telescopi a tre, quattro e cinque pollici", Jeff Barbour iniziò l'astronomia e la scienza spaziale all'età di sette anni. Attualmente Jeff dedica gran parte del suo tempo ad osservare i cieli e a mantenere il sito web
Astro.Geekjoy.
