Billions of years ago on the young planet Earth simple organic compounds assembled into more complex coalitions that could grow and reproduce. They were the very first life on Earth, and they gave rise to every one of the billions of species that have inhabited our planet since.
Miljardeid aastaid tagasi koondusid noorel planeedil Maal lihtsad orgaanilised ühendid ja moodustasid algelised rakud, mis kasvasid ja paljunesid. See oli esimene eluvorm Maal ja sellest arenesid kõik liigid, kes meie planeeti asustanud on.
At the time, Earth was almost completely devoid of what we’d recognize as a suitable environment for living things. The young planet had widespread volcanic activity and an atmosphere that created hostile conditions. So where on Earth could life begin?
Sel ajal polnud Maal suure vulkaanilise aktiivsuse ja puuduva osoonikihi tõttu peaaegu üldse eluks sobivat keskkonda. Niisiis, kus võis elu Maal tekkida?
To begin the search for the cradle of life, it’s important to first understand the basic necessities for any life form. Elements and compounds essential to life include hydrogen, methane, nitrogen, carbon dioxide, phosphates, and ammonia. In order for these ingredients to comingle and react with each other, they need a liquid solvent: water. And in order to grow and reproduce, all life needs a source of energy. Life forms are divided into two camps: autotrophs, like plants, that generate their own energy, and heterotrophs, like animals, that consume other organisms for energy. The first life form wouldn’t have had other organisms to consume, of course, so it must have been an autotroph, generating energy either from the sun or from chemical gradients.
Et leida elu alguskoht, peame kõigepealt mõistma, mida organismid eluks vajavad. Eluks vajalikud elemendid ja ühendid on vesinik, metaan, lämmastik, süsinikdioksiid, fosfaadid ja ammoniaak. Selleks, et need ühendid saaksid seguneda ja üksteisega regeerida, on vaja vedelat lahustit − vett. Kasvuks ja paljunemiseks on vaja energiat. Eluvormid jagatakse kahte rühma: autotroofid, näiteks taimed, kes toodavad ise orgaanilisi ühendeid ja vajavad selleks valgusenergiat, ning heterotroofid, näiteks loomad, kes saavad süsiniku ja energia toidust. Esimesel eluvormil ei olnud teisi organisme, mida tarbida, nii et ta pidi olema autotroof, kes kasutas kas valgusenergiat või kontsentratsioonide erinevusest tulenevat energiat.
So what locations meet these criteria? Places on land or close to the surface of the ocean have the advantage of access to sunlight. But at the time when life began, the UV radiation on Earth’s surface was likely too harsh for life to survive there. One setting offers protection from this radiation and an alternative energy source: the hydrothermal vents that wind across the ocean floor, covered by kilometers of seawater and bathed in complete darkness.
Niisiis, missugused paigad vastavad nendele tingimustele? Maapinnale ja veekogude pinnakihile langeb valgusenergia. Kuid elu algusaegadel oli maapinnale langev UV-kiirgus elu tekkeks liiga tugev. Üks paik aga pakub kaitset kiirguse eest ja ka alternatiivset energiaallikat: ookeanide põhjas kilomeetrite sügavusel pilkases pimeduses asuvad hüdrotermilised lõõrid.
A hydrothermal vent is a fissure in the Earth’s crust where seawater seeps into magma chambers and is ejected back out at high temperatures, along with a rich slurry of minerals and simple chemical compounds. Energy is particularly concentrated at the steep chemical gradients of hydrothermal vents.
Hüdrotermiline lõõr on pragu maakoores, kus merevesi imbub magmakambrisse ja purskab kõrgel temperatuuril tagasi välja, sisaldades rikkalikult mineraale ja lihtsaid keemilisi ühendeid. Kontsentratsioonide suure erinevuse tõttu on energiat seal väga palju.
There’s another line of evidence that points to hydrothermal vents: the Last Universal Common Ancestor of life, or LUCA for short. LUCA wasn’t the first life form, but it’s as far back as we can trace. Even so, we don’t actually know what LUCA looked like— there’s no LUCA fossil, no modern-day LUCA still around— instead, scientists identified genes that are commonly found in species across all three domains of life that exist today. Since these genes are shared across species and domains, they must have been inherited from a common ancestor. These shared genes tell us that LUCA lived in a hot, oxygen-free place and harvested energy from a chemical gradient— like the ones at hydrothermal vents.
On veel teisigi tõendeid, mis viitavad hüdrotermilistele lõõridele − viimane universaalne ühine esivanem, lühemalt LUCA. LUCA ei olnud esimene eluvorm, vaid meie kõige vanem ühine esivanem. Me ei tea, kuidas LUCA täpselt välja nägi, sest temast pole säilinud fossiile ega ka tänapäevast vormi. Teadlased on aga leidnud ühised geenid, mis on olemas eluslooduse eri riikidesse kuuluvates liikides. Kuna neid geene leidub eri riikidesse kuuluvates liikides, on need tõenäoliselt päritud ühiselt esivanemalt. Need geenid näitavad, et LUCA elas kuumas, hapnikuvabas keskkonnas ja kasutas kontsentratsioonide erinevusest tulenevat energiat − sellised tingimused on hüdrotermilistes lõõrides.
There are two kinds of hydrothermal vent: black smokers and white smokers. Black smokers release acidic, carbon-dioxide-rich water, heated to hundreds of degrees Celsius and packed with sulphur, iron, copper, and other metals essential to life. But scientists now believe that black smokers were too hot for LUCA— so now the top candidates for the cradle of life are white smokers.
Hüdrotermilisi lõõre on kahte tüüpi: mustad tossutajad ja valged tossutajad. Mustad tossutajad väljutavad paarisajakraadist happelist süsinikdioksiidirikast vett, milles on palju väävlit, rauda, vaske ja teisi eluks vajalikke metalle. Kuid nüüd arvavad teadlased, et mustad tossutajad võisid olla LUCA jaoks liiga kuumad.
Among the white smokers, a field of hydrothermal vents on the Mid-Atlantic Ridge called Lost City has become the most favored candidate for the cradle of life. The seawater expelled here is highly alkaline and lacks carbon dioxide, but is rich in methane and offers more hospitable temperatures. Adjacent black smokers may have contributed the carbon dioxide necessary for life to evolve at Lost City, giving it all the components to support the first organisms that radiated into the incredible diversity of life on Earth today.
Seega arvatakse, et elu võis alata hoopis valgetes tossutajates, täpsemalt Kesk-Atlandi mäestiku valgete tossutajate piirkonnas, mida nimetatakse kadunud linnaks. Sealses väljapurskavas vees polnud süsinikdioksiidi, kuid see oli jahedam, tugevalt aluseline ja metaanirikas. Lähedal asunud mustad tossutajad võisid lisada keskkonda süsinikdioksiidi. Nii võis kadunud linnas kõik vajalik olemas olla, et elu saaks tekkida ja areneda tohutuks mitmekesisuseks, mida me tänapäeval näeme.