Carte / Polemică

În căutarea originii vieții

de Scena 9

Publicat pe 15 iunie 2020

Dincolo de întrebările care ne bombardează în fiecare clipă - unele mai mici, din universul vieților personale, altele mari sau, de ce nu, mijlocii, despre mersul societății și continua expandare a limitelor științei -, există câteva întrebări uriașe, care rămân constante de-a lungul istoriei. Generații după generații de filosofi și cercetători au răscolit cunoașterea în căutarea unor răspunsuri esențiale la întrebări cum ar fi „Care este originea vieții pe Pământ?”. În ciuda schimbărilor accelerate ale lumii (sau, mai bine zis, chiar în virtutea lor), cercetătorii și ale gânditorii își continuă în diferite căutările, pe care le completează cu fiecare descoperire gata să completeze ipoteze vechi de secole. 

Pentru încercările de elucidare a acestei întrebări fundamentale privitoare la apariția vieții pe Pământ există chiar o instituție: Societatea Internațională pentru Studiul Originii Vieții (ISSOL), din care fac parte vreo 500 de cercetători, din domenii diferite, de la astronomie, la biologie moleculară. Vicepreședintele acestei organizații, H. James Cleaves II, a pus la punct, împreună cu jurnalistul american Bill Mesler, o Scurtă istorie a creațieiîn care rezumă saga acestor căutări, de la Grecia antică și teoriile lui Aristotel, până în zilele noastre, când genetica deschide orizonturi noi, via revoluția declanșată de Darwin. Cartea, proaspăt tradusă la Editura Humanitas, e punere în perspectivă foarte necesară: de amintește scara marilor necunoscute, pe care de multe ori tindem s-o pierdem din vedere, cufundați în dilemele actualității. Mai mult, e o istorie alertă a unei căutări neîntrerupte și, în același timp, o istorie a uneltelor folosite de științe în investigațiile lor. 

Astă-seară, de la ora 19:30, are loc discuție virtuală live pe marginea acestei cărți și a mizei pe care o are căutarea originii vieții, organizată de Editura Humanitas. Participă Dana Jalobeanu, cercetătoare în filosofie, Alexandru Babeș, profesor la Facultatea de Biologie a Universității București, și Vlad Zografi, scriitor și fizician, cu care puteți sta de vorbă la o sesiune de Q&A. Înaintea dezbaterii, vă propunem să citiți mai jos un fragment din Scurtă istorie a creației, în care tragem cu ochiul la căutarea unui răspuns pentru întrebarea De câtă vreme există viață pe Pământ? 


 

Scurtă istorie a creației. Știința și căutarea originii vieții

de Bill Mesler & H. James Cleaves II (Traducere de Diana Constantinescu-Altamer)
Editura Humanitas
2020

Timpul reprezentase întotdeauna o enigmă pentru Charles Darwin. Marele naturalist credea că ritmul evoluției prin selecție naturală a fost extraordinar de lent, speciile transformându-se încetul cu încetul pe parcursul a nenumărate generații ale căror trasee evolutive fie s-au încheiat în câte o fundătură, fie au fost presărate de lungi perioade de stagnare. Era greu să explici evoluția celor mai simple microorganisme în specii complexe de tipul ființelor umane într-un interval de timp pe care oamenii îl puteau concepe.

Problema rămânea în continuare nerezolvată, chiar dacă estimarea altădată considerată revoluționară a lui Buffon cu privire la vârsta Pământului părea absurd de timidă în epoca lui Darwin. În prima ediție a Originii speciilor, Darwin și-a exprimat propria părere despre vârsta Pământului. Aidoma valorilor la care ajunseseră Buffon și Ussher, varianta lui Darwin era aproape ridicol de exactă. El a apreciat că Pământul are 306.662.400 de ani, cifră obținută prin evaluarea vechimii regiunilor sudice ale Angliei pe baza datelor geologice.

Estimarea lui Darwin a intrat în atenția fizicianului irlandez William Thompson, cunoscut mai ales sub titlul de lordul Kelvin, căpătat mai târziu în viață. Kelvin era, în epocă, unul dintre cei mai realizați și mai apreciați oameni de știință. Rolul pe care îl jucase la construirea primului telegraf transatlantic îi asigurase o faimă imensă, o avere fantastică și un titlu nobiliar. Contribuise totodată la formularea primei și celei de-a doua legi a termodinamicii, legi pe care le folosise pentru a estima vârsta Pământului. La fel ca estimarea lui Buffon, cea a lui Kelvin se baza pe timpul care i-ar fi necesar Pământului pentru a se răci până la temperatura din prezent. Deoarece nu știa nimic despre procesul de dezintegrare radioactivă, care explică în mare măsură căldura generată sub suprafața terestră, Kelvin a presupus că planeta este o sferă rigidă care se răcea de la începuturile sale și că îi putea aprecia vârsta comparând temperatura de la exterior cu diversele temperaturi măsurate în interior.

La trei ani după publicarea Originii speciilor, Kelvin a postulat că Pământul are între 20 și 400 de milioane de ani, dar ulterior și-a revizuit aprecierea, reducând drastic intervalul, în principal pentru a corespunde cu estimarea vârstei Soarelui, care era mult mai scăzută (și astăzi considerată complet greșită). În 1897, a ajuns la concluzia că ar trebui să fie un interval situat între 20 și 40 de milioane de ani – „mult mai aproape de 20 decât de 40“. Thomas Huxley a atacat metodele lui Kelvin considerându-le defectuoase, însă până și fiul lui Darwin, astronomul George Darwin, a lansat o estimare relativ scăzută, de 56 de milioane de ani, bazată pe calcularea perioadei care i-ar fi fost necesară Pământului pentru a se înscrie în ciclul de 24 de ore al rotației sale zilnice. Vârsta Pământului a rămas un important subiect de dezbatere până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Declanșându-se o asemenea dispută în jurul vârstei reale a Pământului, Charles Darwin a renunțat să mai facă orice referire la ea în cea de-a doua ediție a Originii speciilor și în toate celelalte care i-au urmat. Problema l-a obsedat toată viața, mai ales că punea piedici în calea acceptării lentului proces al selecției naturale ca factor principal al evoluției. Chiar și susținătorii lui cei mai loiali se vedeau nevoiți să admită că selecției naturale îi trebuiseră probabil sute de milioane de ani să se producă, dar un asemenea interval de timp era dificil de pus în acord chiar și cu estimările cele mai generoase ale duratei evoluției.

Apoi, o descoperire din Franța a declanșat un lanț de evenimente care a răsturnat toate supozițiile privitoare la vârsta Pământului. În 1896, cu un an înainte ca lordul Kelvin să facă estimarea sa finală, unui fizician francez pe nume Henri Becquerel i s-a întâmplat să lase din greșeală un pachet cu săruri de uraniu pe o placă fotografică Lumière. Când s-a întors mai târziu, Becquerel a găsit o imagine a pachetului imprimată pe negativul respectiv, de parcă acesta fusese fotografiat. Plasând diverse obiecte între compusul de uraniu și placa fotografică, a constatat că era posibil să obțină imagini ale oricărui tip de corp. Singura concluzie pe care a putut s-o tragă era aceea că roca emite raze invizibile de energie. Trei ani mai târziu, Marie Curie descoperea elementele poloniu și radiu. Ea a inventat termenul „radioactivitate“ pentru a descrie misterioasa energie emisă de ele.

Într-o perioadă de timp remarcabil de scurtă după descoperirea radioactivității, fizicienii au dezvoltat metode de determinare a vârstei rocilor bazate pe dezintegrarea elementelor radioactive. Fiecare rocă este alcătuită din elemente chimice, dintre care unele sunt prezente sub forma unui amestec de izotopi, adică de atomi ai aceluiași element care au însă un număr diferit de neutroni în nucleu. Unii izotopi sunt instabili și radioactivi, și se descompun constant și lent în elemente noi, mai ușoare. Durata de timp necesară ca o jumătate dintre acele molecule să se dezintegreze într-un nou element se numește perioadă de înjumătățire. Deși fiecare rocă este inițial caracterizată de un anumit raport al izotopilor variatelor sale elemente componente, cu timpul unii dintre ei se dezintegrează radioactiv, modificând valorile raporturilor. Măsurând aceste raporturi, geologii și-au dat seama cum să calculeze vechimea unei roci. Procesul a ajuns să fie cunoscut sub denumirea de „datare radiometrică“.

În 1907, chimistul Bertram Boltwood a publicat rezultatele unui studiu radiometric efectuat pe 26 de roci, dintre care una ar fi avut uluitoarea vârstă de 570 de milioane de ani. Pe măsură ce tehnicile radiometrice au fost perfecționate, vârsta celei mai vechi roci a lui Boltwood a crescut la 1,3 miliarde de ani. Alți geologi găseau roci chiar și mai bătrâne, printre acestea numărându-se și una din Ceylon, de 1,6 miliarde de ani. Abia la mijlocul secolului XX majoritatea oamenilor de știință au ajuns la consensul că vârsta Pământului s-ar învârti în jurul valorii de 4,5 miliarde de ani. Când Oparin sosea la Moscova, majoritatea oamenilor de știință erau deja convinși că Pământul ar trebui să aibă o vârstă mult mai mare decât și-ar fi putut imagina orice persoană cu un secol înainte. 

Continua să dăinuie totuși întrebarea de cât timp exista viața pe Pământ. Huxley postulase că abiogeneza este un fenomen extrem de rar, unul care s-ar putea să se fi produs doar o singură dată și doar într-o anumită conjunctură. Probabilitatea repetării fenomenului este astfel foarte mică. Este posibil ca Pământul să fi fost lipsit de viață în cea mai mare parte a existenței sale. De fapt, exact asta pare să sugereze registrul fosil incomplet.

În prima jumătate a secolului al XIX-lea, geologii trebuiseră să se descurce doar cu fosile găsite din întâmplare prin tot felul de locuri neașteptate unde existau circumstanțe geologice ideale. În plus, numai exemplarele expuse la suprafață fuseseră ușor de examinat, precum fosilele descoperite de Darwin pe insula vulcanică St. Jago. Revoluția industrială a fost cea care a început să schimbe situația: în urma construcției de canale lungi pentru conectarea porturilor insulelor britanice și a regiunilor miniere la principalele centre industriale din interiorul țării, geologii au avut ocazia pentru prima dată să studieze rocile situate în adâncul stratelor Pământului, care se acumulaseră de-a lungul erelor. Așa au început să realizeze că anumite fosile se găseau întotdeauna la anumite niveluri stratigrafice, și niciodată în altele. Nu știau atunci ce vechime aveau stratele de la acele niveluri – datarea radiometrică încă nu fusese descoperită –, dar înțelegeau că unele erau mai vechi decât altele.

Până la urmă, au împărțit timpul reprezentat de diferitele strate în doi eoni lungi. Cel mai scurt și mai recent a fost numit Fanerozoic, termen preluat din limba greacă, care înseamnă „epoca vieții vizibile“. Fanerozoicul a fost subdivizat în perioade geologice mai scurte, cea mai timpurie fiind numită cambrian, cuvânt inspirat lui Adam Sedgwick de numele latin al Țării Galilor, „Cambria“, unde fuseseră găsite cele mai multe dintre primele specimene datând din acea perioadă. Eonul mult mai vechi și mult mai lung care precedă fanerozoicul are un nume mai puțin original: Precambrian.

Când Darwin scria Originea speciilor, toate fosilele descoperite de oamenii de știință aparțineau Fanerozoicului, despre care acum știm că acoperă numai 15% din istoria Pământului. Darwin a descris această problemă în felul următor: „Dacă teoria [evoluției] este justă, este indiscutabil că înainte de depunerea celui mai vechi strat cambrian au trecut perioade îndelungate […] și că în timpul acestor perioade imense lumea mișuna de organisme vii. […] Nu pot să dau un răspuns satisfăcător la problema de ce nu găsim depozite fosilifere bogate din aceste presupuse perioade extrem de vechi, anterioare sistemului cambrian. […] Deocamdată faptul rămâne inexplicabil.“ Răspunsul avea până la urmă să fie descoperit cu aproape o jumătate de secol mai târziu și la o jumătate de glob distanță, în Statele Unite, unde un tânăr geolog, Charles Doolittle Walcott, devenea cu rapiditate cel mai important „vânător“ de fosile din lume.

Crescut în Rhode Island doar de mamă, Walcott nu și-a terminat niciodată studiile liceale și nu a petrecut nici măcar o zi la facultate. A devenit încă din adolescență colecționar de fosile, vânzându-și prețioasele descoperiri universităților, la fel cum procedase altădată și Alfred Russel Wallace, care se întreținuse adunând specimene vii. La 26 de ani, Walcott a fost angajat pe post de asistent al geologului-șef al statului New York, James Hall, un om la fel de faimos pentru înclinațiile sale tiranice, cât și pentru vastele lui cunoștințe din domeniul paleontologiei.

Hall i-a permis lui Walcott să se familiarizeze cu una dintre descoperirile lui cele mai uimitoare: un banc cu aspect ciudat din albia unui râu de lângă orașul Saratoga, decorat cu niște cercuri imprimate în calcar, fiecare de aproape un metru lărgime. Hall era convins că formele aveau origine biologică, fiind amprente ale unor colonii formate din milioane de alge microscopice pe care le numise Cryptozoon, adică „viață ascunsă“. Problema era că nu poseda o fosilă propriu-zisă. Chiar și în secolul XXI, identificarea unei fosile microscopice reprezintă o sarcină chinuitor de dificilă. Celulele microbiene nu diferă semnificativ ca formă și dimensiuni de tot felul de alte particule naturale inanimate. Din moment ce nu au schelet, nu se fosilizează total. Dezbaterile se bazează deseori pe indicii contextuale, precum tipul de mediu în care a fost depozitată roca din jur și raporturile diferiților izotopi ai unor elemente precum carbonul și sulful, ce pot ajuta la recunoașterea naturii biologice a sedimentelor. Micropaleontologii moderni dispun de echipamente sofisticate pentru a determina dacă fosilele au origine biologică, însă Walcott și contemporanii săi nu aveau încă la îndemână asemenea tehnologii. Dovezile potrivit cărora Cryptozoon ar avea o origine biologică nu erau foarte convingătoare. Walcott avea nevoie de dovezi microscopice mai concludente. 

Trei ani mai târziu, la recomandarea lui Hall, Walcott era admis în nou-formata echipă a Serviciului de Prospectare Geologică al Statelor Unite (USGS), care curând avea să-l trimită spre vest pentru a explora una dintre cele mai impresionante minuni naturale ale Americii de Nord, Marele Canion, despre care se știau pe atunci extraordinar de puține lucruri. 

Marele Canion s-a dovedit a fi locul ideal pentru un paleontolog. Timp de 17 milioane de ani, Fluviul Colorado săpase o albie adâncă în terenul dur, stâncos, lăsând în urmă un șanț absolut impresionant pe fața Pământului, de circa 450 km lungime și aproape 1,5 km adâncime. Deși este al doilea ca dimensiune după Valea Kali Gandaki din Nepal, goliciunea Marelui Canion l-a făcut să nu aibă rival din punct de vedere al potențialului de studiu oferit unui paleontolog precum Walcott. Liniile lui de demarcație nu erau ascunse după o vegetație luxuriantă precum cea din Kali Gandaki sau de colinele joase ale Angliei și Scoției, care fuseseră explorate de majoritatea celor mai importanți vânători de fosile ai secolului. Versanții canionului se asemănau cu flancurile curate și stratificate ale unui canal, numai că acolo era vorba de un canal de un kilometru și jumătate adâncime ce permite observarea unor structuri geologice vechi de până la două miliarde de ani.

Conducătorul expediției USGS, John Wesley Powell, a realizat ce potențial de sit arheologic are Marele Canion. Powell l-a însărcinat pe Walcott să se ocupe de ceea ce știa el mai bine: vânătoarea de fosile. Curând, Walcott dădea peste semne de viață similare Cryptozoon-ului lui Hall. Lucrul și mai important era că le depista în roci aproape sigur precambriene. În 1891, Walcott scria că „nu pot exista dubii“ că în mările precambriene a existat viață, însă abia în 1899 a găsit dovada hotărâtoare pe care o căuta. La 20 de ani după ce curiozitatea i-a fost stârnită pentru prima dată de Cryptozoon-ul lui Hall, Walcott descoperea în Marele Canion rămășițele fosilizate ale unei alge unicelulare microscopice pe care a numit-o Chuaria, după denumirea stratului de rocă în care au fost găsite respectivele rămășițe. Cu toate că descoperirea lui a constituit un subiect de controversă și în secolul XX, s-a stabilit acum că fosilele de tip Chuaria au o vechime de până la 1,6 miliarde de ani. Walcott găsise în sfârșit elementul lipsă din registrul fosil care îl pusese în încurcătură pe Darwin. Până la urmă, aveau să fie găsite fosile mai vechi, specialiștii ajungând să accepte ideea că forme simple de viață există de cel puțin 3,5 miliarde de ani din istoria de 4,5 miliarde a Pământului.

Foto: Shutterstock

Video

Acest site web folosește cookie-uri prin intermediul cărora se stochează și se prelucrează informații, în scopul îmbunătățirii experienței dumneavoastră. Mai multe detalii aici.

OK