Förstå kemisk utveckling

Termen "kemisk evolution" kan användas på många olika sätt beroende på orden. Om du pratar med en astronom, kan det vara en diskussion om hur nya element bildas under supernovor. Kemister kan tro att kemisk utveckling hänför sig till hur syre- eller vätgaser "utvecklas" ur vissa typer av kemiska reaktioner. I evolutionär biologi används å andra sidan uttrycket "kemisk evolution" oftast för att beskriva hypotesen om att organiska byggstenar i livet skapades när oorganiska molekyler samlades. Ibland kallas abiogenes, kemisk utveckling kan vara hur livet började på jorden.

Jordens miljö när den först bildades var mycket annorlunda än den är nu. Jorden var något fientlig mot livet och så skapandet av liv på jorden kom inte i miljarder år efter att jorden först bildades. På grund av det perfekta avståndet från solen är jorden den enda planeten i vårt solsystem som kan ha flytande vatten i de banor som planeterna befinner sig i nu. Detta var det första steget i kemisk utveckling för att skapa liv på jorden.

Den tidiga jorden hade inte heller en atmosfär som omger den för att blockera ultravioletta strålar som kan vara dödliga för cellerna som utgör allt liv. Så småningom tror forskare på en primitiv atmosfär full av växthusgaser som koldioxid och kanske en del metan och ammoniak, men inget syre. Detta blev viktigt senare i livet på jorden eftersom fotosyntetiska och kemosyntetiska organismer använde dessa ämnen för att skapa energi.

Så hur skedde abiogenes eller kemisk utveckling? Ingen är helt säker, men det finns många hypoteser. Det är sant att det enda sättet att skapa nya atomer av icke-syntetiska element är genom supernovorna i extremt stora stjärnor. Alla andra atomer av element återvinns genom olika biogeokemiska cykler. Så antingen befann sig elementen redan på jorden när det bildades (förmodligen från samlingen av rymdamm runt en järnkärna), eller så kom de till jorden via de kontinuerliga meteorslag som var vanliga innan den skyddande atmosfären bildades.

När de oorganiska elementen fanns på jorden, är de flesta hypoteser överens om att den kemiska utvecklingen av livets organiska byggstenar började i haven. Majoriteten av jorden täcks av haven. Det är inte en sträckning att tro att de oorganiska molekylerna som skulle genomgå kemisk utveckling skulle flyta runt i haven. Frågan återstår bara hur dessa kemikalier utvecklades till att bli organiska byggstenar i livet.

Det är här de olika hypoteserna förgrenas från varandra. En av de mer populära hypoteserna säger att de organiska molekylerna skapades av en slump när de oorganiska elementen kolliderade och bundna i haven. Men detta möts alltid med motstånd eftersom statistiskt sett är chansen att detta händer mycket liten. Andra har försökt återskapa förhållandena på den tidiga jorden och skapa organiska molekyler. Ett sådant experiment, ofta kallad Primordial Soup-experimentet, lyckades med att skapa de organiska molekylerna ur oorganiska element i en laboratorieinställning. Men när vi lär oss mer om den forntida jorden, har vi funnit att inte alla molekyler som de använde fanns faktiskt under den tiden.

Sökningen fortsätter att lära sig mer om kemisk utveckling och hur den kunde ha börjat livet på jorden. Nya upptäckter görs regelbundet som hjälper forskare att förstå vad som var tillgängligt och hur saker och ting kan ha hänt i denna process. Förhoppningsvis kommer forskare en dag att kunna identifiera hur kemisk utveckling skedde och en tydligare bild av hur livet började på jorden kommer att dyka upp.