Vodič kroz svetove vanzemaljaca

Vodič kroz svetove vanzemaljaca


Malo
je stvari tokom istorije toliko raspaljivalo maštu čovečanstva kao
mogućnost postojanja života na drugim svetovima. Od kanala na Marsu do
"modernih" vanzemaljaca kao što su Vulkanci, G'Keki ili Šrajk,
čovečanstvo je razmatralo i maštalo o mogućim varijantama života širom
univerzuma.

Piše: Luka Mihajlović
Čovečanstvo je u poslednjih 30 godina uspelo da se otrgne od tzv.
ugljeničnog šovinizma i da razmotri pun spektar mogućnosti koje
Univerzum pruža.

Procenjuje se da u kosmosu postoji 10^21 zvezda. Uz bilo kakvu smislenu
procenu parametara verovatnoće moguće je izračunati da u svemiru
najverovatnije postoji veliki broj svetova na kojim postoji život (Ovaj
tekst, naravno, ne bi imao smisla ako bi pretpostavili da nema života
van Zemlje, te ta mogućnost nije razmatrana. Više o ovoj mogućnosti na linku).

U vezi sa tim, u egzobiologiji se često pominje tzv. Drejkova jednačina (link),
čija funkcija je (izrazito gruba) procena broja civilizacija u našoj
galaksiji koje su u datom vremenskom momentu u mogućnosti da
komuniciraju sa nama.

Shodno ovim procenama, broj svetova na
kojim postoji život je od 1-10^12, dok se procenjuje da je moguće da
postoji čak 10.000 civilizacija u ovom trenutku u našoj galaksiji.
Prirodno je zapitati se da li će ova bića čak i na najosnovnijem nivou
gradje biti imalo slična nama (Pri čemu, u ovom kontekstu, ljudi su
vrlo slični bakterijama i jazavcima).

No, da bi krenuli u diskusiju o razlilčitim mogućnostima, ne bi bilo loše
upoznati se sa onim od čega smo svi mi gradjeni.Ugljenik


Osnovna
postavka života na zemlji podrazumeva da ga izgradjuju jedinjenja
bazirana na ugljeniku, da je osnovni fluid voda, dok su glavne klase
jedinjenja koja ostvaruju funkcije i čuvaju informaciju proteini i
nukleinske kiseline - DNK i RNK.

Ugljenik (hemijski simbol C)
je 6. element periodnog sistema elemenata i 4. po rasprostranjenosti u
univerzumu. Na Zemlji je situacija prilično drugačija - ugljenik se
nalazi u kori u obliku karbonata u količinama koje su stotinama puta
manje od količine silikata.

Alotropi ugljenika

Život
na Zemlji baziran je na ugljeniku. Ugljenik predstavlja osnovni element
koji izgradjuje aminokiseline, šećere, lipide itd. Evidentno je
hemijska evolucija na primordijalnoj Zemlji iz nekog razloga
favorizovala razvoj hemijskih (a nakon toga i bioloških) vrsta
zasnovanih na ugljeniku.

Uz osnovno poznavanje hemijskih
osobina ugljenikovog atoma nije teško zaključiti i zašto. Ugljenik je
jedan od retkih elemenata koji može da gradi proste, dvostruke i
trostruke hemijske veze sa različitim elementima (kao što su azot,
kiseonik, vodonik) Sem toga, moguće je formiranje dugačkih polimera,
jer je veza C-C jako stabilna. Ove osobine omogućavaju nastanak
astronomski velikog broja jedinjenja na bazi ugljenika, što je svakako
doprinelo i stvaranju prvog samoodrživog hemijskog sistema koji je imao
mogućnost da se razmnožava i mutira - prve ćelije.Voda


O
značaju vode za život na Zemlji nije potrebno previše pričati. Sve
hemijske reakcije koje čine život se odigavaju u vodi, voda čini oko
70% naših tela, bez vode umiremo za 3 dana.

Ono što vodu čini
toliko posebnom su njene fizičko-hemijske osobine. Voda ima širok
temperaturni opseg u kom se nalazi u tečnom stanju, visok toplotni
kapacitet koji je od značaja za termoregulaciju, visoku toplotu
isparavanja. Molekul vode je jako polaran i ima mogućnost rastvaranja
velikog broja supstanci, zbog čega je nazivamo i "univerzalnim
rastvaračem" (što nije u potpunosti tačno, jer voda ne moži da rastvori
veliki broj supstanci).Centralna dogma

Vodonične veze

Kod
čoveka i svih ostalih živih bića (u koja autor ne svrstava viruse)
molekul koji služi za čuvanje i prenos informacija u organizmu je
molekul DNK. Proteini su "radnici", ogromna grupa najrazličitijih
molekula čija funkcija je praktično sve ono što povezujemo sa životom -
metabolizam, rast, homeostaza i ultimatno, prenos genetske informacije
sadržane u DNK u sledeću generaciju.

Tzv. centralnu dogmu
molekularne biologije je postavio Frensis Krik 1958. godine. Najkraće
rečeno, dogma kaže da se informacija sadržana u DNK prepisuje na RNK,
odakle se translatira do proteina. Na taj način zapis sa DNK ostvaruje funkciju.
Iako postoje izuzeci(link), protok informacija je jednosmeran. na ovoj postavci
se zasnivaju svi organizmi na Zemlji.

Centralna dogma molekularne biologije

Bitno
je naglasiti da su gradivne jedinice biomakromolekula (sem nukleotida)
hiralni molekuli - što znači da u prirodi postoje u 2 oblika koji se
razlikuju jedino u rasporedu hemijskih grupa u prostoru. Tako u prirodi
postoje D i L aminokiseline i šećeri. Za sada još neobjašnjena
specifičnost života na Zemlji je osobina makromolekula da su gradjeni
od samo jednog hiralnog oblika. Tako se u proteinima mogu naći samo L
aminokiseline, a u polisaharidima samo D šećeri. Koliko je ova osobina
neobična može sa zaključiti iz proste statistike - verovatnoća da jedan
molekul od npr. 300 gradivnih jedinica bude izgradjen od samo L oblika
iznosi 1/2^300.












Preuzeto sa

Alternativne biohemije


Prva
razlika u biohemiji na koju bi mogli naići diljem svemira bi bilo
postojanje života drugačije hiralnosti - organizmi čiji bi sistem
funkcionisao na sličan način, s tim što bi trodimenzionalna struktura
molekula bila "slika u ogledalu " zemaljske strukture. Zanimljivo je
što bi ovakva životna forma bila potpuno nekompatibilna sa zemaljskom -
svi nutrijenti bi, iako hemijski jako slični, bili neupotrebljivi.

Varijante živih organizama gde bi RNK bila nosilac informacije ili čak imala enzimsku ulogu je takodje bliska logici.

"Sitnice" kao što je energetski mehanizam zasnivan na nekom lokalnom
supstratu ili npr. fotosinteza koja kao izvor energije koristi
mikrotalasno zračenje su i dalje, uslovno, bliski onome što nam je
poznato na ovoj planeti.

Prava spekulacija počinje sa pretpostavkom drugog atoma ili rastvarača kao molekulskog osnova nekog oblika života.Silicijum

Hipotetična životna forma bazirana na silikonu

Silicijum
je jedan od najrasprostranjenijih elemenata na Zemlji i, iako ga nema
mnogo u medjuzvezdanom prostoru, pretpostavlja se da ga cela klasa
planeta sličnih Zemlji sadrži u značajnim količinama. Samim tim, nameće
se kao moguć osnov jedne drugačije potke života. Silicijum je po mnogim
hemijskim osobinama sličan ugljeniku - ima sličan elektronski raspored,
gradi relativno jake Si-Si veze. Neki organizmi na zemlji koriste
silicijum u izgradnji svojih egzoskeleta i strukturnih elemenata. Osim
ovih osobina, da bi izgradili sliku eventualnog života baziranog na
silicijumu, neophodno je reći da postoje i osobine ovog atoma koje
značajno ograničavaju njegovu "bioprimenljivost". Silicijum zbog
voluminoznog atoma ne može da gradi dvostruke i trostruke veze, a
silicijumska varijanta prostog ugljenovodoničnog niza (a koji možemo
naći u masti, nafti, ćelijskim membranama i sl.) je izrazito reaktivna
sa vodom. Značajno stabilniji su silikoni - polimeri sastavljeni od
nizova naizmeničnih atoma silicijuma i kiseonika.

Još jedna
prepreka je činjenica da, dok je ugljen dioksid gas, silicijum dioksid
je čvrsta supstanca, koja je osnovni sastojak peska i stakla. Ovo
postavlja niz problema vezanih za eliminaciju otpadnih produkata iz
organizma, kao i za kruženje raspoložive materije.
Ipak,
moguće je pretpostaviti da silikonska jedinjenja mogu biti biološki
korisna u uslovima temperature i pritiska koji se vrlo razlikuju od one
na površini terestrične planete, bilo u kombinaciji sa ugljenikom ili
samostalno, kao osnovni gradivni element života.

Sem
silicijuma, u vezi sa ovom tematikom obradjivani su i fosfor, azot,
arsen, itd, ali usled nedostatka prostora i manje-više nepotkrepljenih
razmatranja ovi elementi ovde neće biti obradjivaniAlternativni rastvarači


Za
bilo koji živi sistem neohodna je fluidna faza, koje će da prenosi
sastojke od jednog do drugog dela ćelije/organizma, učestvuje u razmeni
materije i energije i povezuje organizam u celovitu strukturu.

Postavlja se pitanje da li fluidna faza mora biti voda. Već u komšiluku
(sateliti gasovitih planeta Sunčevog sistema) su otkrivena jezera
ugljovodonika, erupcije amonijaka, metanol.

Najčešće
predlagana alternativa je svakako amonijak. Ova supstanca je gradjena
od elemenata kojih ima u izobilju širom svemira(azot i vodonik),
polarna je, može da rastvara organske molekule itd.

Ipak,
postoje ozbiljni problemi u razmatranju amonijaka kao osnove za život.
Amonijak gradi značajno slabije vodonične veze od vode, površinski
napon mu je mnogo manji, dok je hidrofobni efekat, koji je neophodan za pravilno funkcionisanje svih biomolekula značajno manje izražen.

Zona nastanjivosti

Biosfera
bazirana na amonijaku bi verovatno postojala u uslovima temperature i
pritiska koji su izrazito neuobičajeni na Zemlji. Dok zemaljski život
(uglavnom) opstaje na temperaturama izmedju 0 i 100 °C, opseg
temperatura na kojim je amonijak tečan pri normalnom pritisku je od -80
- 30 °C. Tek se pri visokim pritiscima ovaj temperaturni opseg se
približava opsegu u kom je voda u tečnom stanju.

Niske
temperature predstavljaju problem za normalnu termodinamiku
biohemijskih reakcija, ali smeše amonjaka i vode ostaju tečne na
temperaturama koje su značajno niže ot tačke mržnjenja vode, te bi
takve biohemije bile dobro prilagodjene uslovima izvan zone nastanjivosti.

Iako su mnogi drugi rastvarači razmatrani, većina se u svemiru nalazu u
previše malim količinama da bi pružili osnov za ozbiljnu diskusiju.
Jedini koji su dokazani u većim količinama su etan i metan, ali su ovi
molekuli u potpunosti nepolarni, i stoga verovatno nema načina na koji
mogu da formiraju fluidnu osnovu živog sistema.



Preuzeto sa

SF


Osim opisanih varijanti, u razmatranje su uzimane i razni drugi manje ili
više neverovatni slučajevi.

Sve, naravno, počinje od definicije života. Autor je nakon kraće
pretrage našao 40 različitih definicija i otprilike isto toliko setova
karakteristika koje jedan živi sistem mora da ima da bi se tako mogao
nazvati. Evolucija je svakako jedna od tih karakteristika.

Darvin

NASA-ina
radna definicija "život je samoodrživ hemijski sistem koji podleže
Darvinovskoj evoluciji" je verovatno prigodna za život na Zemlji, ali
ne uzima u obzir spektar mogućnosti drugih svetova(što nije bez
ironije, jer je NASA svakako najbliža otkrivanju ekstraterestrijalnog
života). Drugačiji tip naslednog materijala bi imao za posledicu
različite šeme promena, verovatno potpuno nezamislive iz ove
perspektive, koje teško da bi mogli da nazovemo Darvinovskim.

Još jedna zanimljiva zamerka ovoj definiciji je ideja o hemijskom sistemu.

Relativno dugo se u naučno-fantastičnoj literaturi provlači ideja
samoorganizovanih oblaka, nebula, i sl. koji su, na neki način živi.
Najčešće se pominju magline ili životne forme bazirane na vodoniku u
atmosferi gasovitih džinova. Novije računarske simulacije su pokazale
da ovakve pojave nisu moguće samo u glavama pisaca, već imaju (iako
relativnu tanku) naučnu potporu.
Ovakav sistem je čisto fizička pojava, koja usled dovoljne
kompleksnosti ispoljava sve potrebne karakteristike živog sistema -
promenljivost, mogućnost replikacije, kretanje itd.

Ozbiljan
korpus članak i eseja je objavljen i na temu tzv "zveckajućih
replikatora"- mehaničkih entiteta koji imaju mogućnost umnožavanja i
promene tokom generacija. Iako ovakva ideje zvuči, u najmanju ruku,
iščašeno, ne postoji teorijski razlog koji zabranjuje postojanje ovakve
forme života.

(Vrlo) hipotetični clanking replicator

Ova
klasa hipotetičkih sistema je pomenuta kao primer nečega što je toliko
udaljeno od uobičajenog razmatranja da mi stvarno ne možemo da damo
odgovor čak ni na banalno pitanje da li je u pitanju živ ili neživ
sistem. Više informacija je moguće naći na linkovima(1, 2).

Sasvim je sigurno da nismo svesni celokupne raznolikosti univerzuma
(što se toga tiče, nismo svesni ni raznolikosti naše planete), te da će
nova saznanja doprineti uobličavanju ideje o tome šta bi mogli da
očekujemo u slučaju kontakta.

Iako smo razmotrili odredjene
mogućnosti i varijacije na temu, do eventualnog prvog kontakta sve
navedeno ostaje na nivou spekulacija, maštarija i "educated guess"-ova,
koji služe da uposle mašte i povedu um u neke nove daljine. Što je
verovatno dovoljno.



Preuzeto sa