Kredit gambar: Woods Hole Oceanographic
Banyak hal harus berjalan dengan baik agar kehidupan dapat terjadi. Jika Anda mundur, itu semua dimulai dengan alam semesta Big Bang yang melahirkan ruang dan waktu. Di alam semesta awal itu cahaya bergema, melambat dalam semangat, unsur-unsur purba bersatu kemudian terkondensasi menjadi generasi pertama bintang-bintang besar pemulia. Setelah pemanasan dengan gagasan (melalui kompresi gravitasi), materi purba mulai menyatu dalam inti bintang dan bentuk cahaya yang lebih rendah bergerak ke luar untuk menghangatkan dan menerangi alam semesta muda yang berpotensi terus meluas.
Lebih banyak waktu dan lebih banyak ruang melihat banyak dari bintang biru awal itu meledak (setelah menjalani kehidupan yang sangat singkat). Ledakan berikutnya memuntahkan atom-atom yang lebih berat - non-primordial ke luar angkasa. Dari anugerah kosmik yang kaya ini, bintang-bintang baru terbentuk - banyak di antaranya dengan pelayan planet. Karena matahari generasi kedua dan ketiga kurang masif dari nenek moyang mereka, mereka membakar lebih lambat, lebih dingin, dan lebih lama lagi - sesuatu yang penting untuk jenis tingkat energi konsisten yang dibutuhkan untuk memungkinkan kehidupan organik.
Meskipun bintang-bintang pemulia terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, kehidupan di Bumi membutuhkan waktu. Matahari kita - bintang generasi ketiga dari massa sederhana - terbentuk sekitar sembilan miliar tahun kemudian. Bentuk kehidupan berkembang sedikit lebih dari satu miliar tahun setelah itu. Ketika ini terjadi, molekul-molekul bergabung membentuk senyawa organik yang - dalam kondisi yang sesuai - bergabung bersama sebagai asam amino, protein, dan sel. Selama semua ini satu lapisan kompleksitas ditambahkan ke yang lain dan makhluk menjadi semakin peka terhadap dunia di sekitar mereka. Akhirnya - setelah lebih dari miliaran tahun - visi berkembang. Dan visi - yang ditambahkan ke kesadaran subyektif - memungkinkan Alam Semesta untuk melihat kembali ke dirinya sendiri.
Penelitian empiris tentang dasar-dasar kehidupan menunjukkan bahwa ramuan unsur-unsur yang dipilih dengan baik (hidrogen, karbon, oksigen, & nitrogen) yang terpapar radiasi ultraviolet yang tidak terionisasi membentuk asam amino. Asam amino sendiri memiliki kapasitas luar biasa untuk berikatan bersama menjadi protein. Dan protein memiliki kemampuan “protean” untuk memberikan bentuk dan perilaku pada sel. Sekarang dianggap sepenuhnya mungkin bahwa asam amino pertama terbentuk di ruang angkasa1 - terlindung dari bentuk radiasi yang lebih sulit dalam awan besar yang terdiri dari bahan-bahan purba dan bintang-materi. Karena alasan ini, kehidupan dapat menjadi fenomena di mana-mana hanya menunggu kondisi menguntungkan tertentu untuk berakar dan tumbuh menjadi berbagai bentuk.
Saat ini, para ahli eksobiologi percaya bahwa air cair sangat penting untuk pembentukan dan multiplikasi kehidupan organik. Air adalah zat yang luar biasa. Sebagai pelarut ringan, air memungkinkan molekul lain untuk berdisosiasi dan bercampur. Sementara itu sangat stabil dan transparan untuk cahaya tampak - sesuatu yang berguna jika biotik ingin mendapatkan energi langsung dari sinar matahari. Akhirnya suhu air tetap baik, membawa panas berlebih melalui penguapan, dan mengapung saat didinginkan untuk memadat seperti es.
Menurut eksobiolog NASA Andrew Pohorille, "Air menyatukan molekul organik dan memungkinkan organisasi ke dalam struktur yang akhirnya menjadi sel." Dengan melakukan hal itu, air bertindak dalam matriks yang tak tertandingi yang memungkinkan molekul organik membentuk struktur yang mengatur dirinya sendiri. Andrew mengutip satu properti yang secara unik dikaitkan dengan air yang memungkinkan pengaturan sendiri dan pertumbuhan: "Efek hidrofobik bertanggung jawab atas kenyataan bahwa air dan minyak tidak bercampur, sabun dan deterjen 'menangkap' kotoran berminyak selama mencuci dalam air dan untuk sejumlah besar fenomena lainnya. Lebih umum, efek hidrofobik bertanggung jawab untuk memisahkan molekul-molekul nonpolar (berminyak) atau bagian-bagian molekul dari air, sehingga mereka dapat tetap bersatu meskipun tidak terikat. Dalam biologi ini adalah interaksi yang bertanggung jawab untuk pembentukan dinding sel membran dan untuk melipat protein menjadi struktur fungsional. "
Agar air dapat mengambil keadaan cair, ia harus tetap dalam kisaran suhu dan tekanan yang relatif sempit. Karena ini hanya beberapa planet yang ditempatkan dengan baik - dan mungkin beberapa bulan besar disukai dengan kondisi yang diperlukan untuk membiarkan kehidupan hidup. Dalam banyak kasus, semuanya bermuara pada bentuk real estat langit - lokasi, lokasi, lokasi ...
Kehidupan awal di Bumi sangat sederhana dalam bentuk dan perilaku. Meskipun bersifat seluler, mereka tidak memiliki nukleus sentral (prokariotik) dan sub-struktur lainnya (organel). Kekurangan inti sel-sel tersebut direproduksi secara aseksual. Anaerob ini subsisten terutama dengan menciptakan (menganabolisasi) gas metana dari hidrogen dan karbon dioksida. Mereka menyukai panas - dan ada banyak yang bisa diolah!
Fakta bahwa kehidupan berkembang di Bumi seharusnya tidak mengejutkan seperti yang diperkirakan orang. Hidup sekarang dianggap jauh lebih kuat daripada yang pernah dibayangkan. Bahkan sekarang ventilasi hidrotermal jauh di laut mengeluarkan air yang hampir mendidih. Berdekatan dengan kehidupan ventilasi seperti itu - dalam bentuk cacing tabung raksasa dan kerang - berkembang. Jauh di bawah permukaan bumi ditemukan bakteri anaerob yang memetabolisme mineral. Kondisi seperti itu dianggap mustahil sepanjang sebagian besar abad ke-20. Kehidupan tampaknya bermunculan bahkan di bawah kondisi yang paling keras.
Ketika kehidupan terbentuk di dunia kita, sel-sel mengembangkan organel - beberapa dengan memasukkan sel-sel yang lebih kecil dan lebih terspesialisasi ke dalam struktur mereka. Planet ini mendingin, atmosfernya diperjelas dan sinar matahari bermain di lautan. Bakteri primitif muncul yang menjaga energi dari sinar matahari sebagai makanan. Beberapa tetap prokariotik sementara yang lain mengembangkan nukleus (eukariotik). Bakteri primitif ini meningkatkan kandungan oksigen di atmosfer Bumi. Semua ini terjadi sekitar 2 miliar tahun yang lalu dan sangat penting untuk mendukung kualitas dan kuantitas kehidupan yang saat ini dihuni "Planet Biru".
Awalnya atmosfer terdiri dari kurang dari 1% oksigen - tetapi ketika kadar meningkat, bentuk kehidupan pemakan bakteri diadaptasi untuk mensintesis air dari oksigen dan hidrogen. Ini melepaskan energi yang jauh lebih banyak daripada yang mampu dimiliki metabolisme metana. Sintesis air yang dikendalikan adalah pencapaian besar bagi kehidupan. Pertimbangkan percobaan laboratorium kimia SMU di mana hidrogen dan gas oksigen digabungkan, dipanaskan kemudian meledak. Bentuk kehidupan primitif harus belajar untuk menangani hal-hal yang sangat mudah berubah ini dengan cara yang jauh lebih aman - menempatkan fosfor ke tugas dalam konversi ADP ke ATP dan kembali lagi.
Kemudian - kira-kira 1 miliar tahun yang lalu - makhluk multi-seluler paling sederhana terbentuk. Ini terjadi ketika sel-sel berkumpul untuk kebaikan bersama. Tetapi makhluk seperti itu adalah koloni sederhana. Setiap sel sepenuhnya mandiri dan mengurus kebutuhannya sendiri. Yang mereka butuhkan adalah paparan konstan ke kaldu hangat lautan awal untuk memperoleh nutrisi dan menghilangkan limbah.
Langkah besar selanjutnya dalam evolusi kehidupan2
datang sebagai jenis jaringan sel khusus dikembangkan. Otot, saraf, epidermis, dan tulang rawan memajukan perkembangan banyak bentuk kehidupan kompleks yang kini menghuni planet kita - dari tanaman berbunga hingga astronom muda yang mulai tumbuh! Tetapi makhluk terorganisasi pertama itu mungkin sekali adalah cacing (annelid) yang menggali lendir laut sekitar 700 juta tahun yang lalu. Mata yang kurang dan sistem saraf pusat hanya memiliki kapasitas untuk menyentuh dan merasakan. Tetapi sekarang kehidupan memiliki kapasitas untuk membedakan dan mengkhususkan. Makhluk itu sendiri menjadi lautan ...
Dengan kedatangan makhluk yang terorganisir dengan baik, laju kehidupan menjadi lebih cepat:
Pada 500 MYA, vertebrata pertama berevolusi. Ini mungkin makhluk mirip belut yang kurang terlihat tetapi peka terhadap perubahan kimia - dan mungkin listrik - di lingkungan mereka.
Pada 450 MYA, hewan pertama (serangga) bergabung dengan tanaman rooting di darat.
Sekitar 400 MYA, vertebrata pertama memanjat keluar dari laut. Ini mungkin merupakan ikan amfibi yang hidup dari serangga dan kehidupan tanaman di sepanjang pantai.
Pada 350 MYA - reptil "mirip iguana" pertama muncul. Ini memiliki rahang yang kuat, keras, dalam tengkorak one-piece. Ketika mereka tumbuh lebih besar, reptil seperti itu meringankan tengkorak mereka dengan menambahkan lubang (di luar rongga mata sederhana). Sebelum dinosaurus mendominasi bumi, buaya, kura-kura, dan pterasaur (reptil terbang) mendahului mereka.
Mamalia primitif kembali hampir 220MY. Sebagian besar makhluk ini kecil dan mirip tikus. Versi selanjutnya mengembangkan plasenta - tetapi spesies sebelumnya hanya menetaskan telur secara internal. Semua mamalia tentu saja, berdarah panas dan karena ini harus makan dengan rakus untuk menjaga suhu tubuh - terutama pada malam-malam berangin dingin yang melacak galaksi yang pingsan di sepanjang sungai Eridanus…
Seperti mamalia, burung berdarah panas membutuhkan lebih banyak makanan daripada reptil - tetapi seperti reptil - bertelur. Bukan ide yang buruk untuk makhluk penerbangan! Hari ini burung-burung surgawi terbang (seperti Cygnus the Swan dan Aquila the Eagle di akhir musim panas) karena burung-burung yang nyata mengambil sekitar 150 MYA.
Primata paling awal ada bahkan pada masa kepunahan dinosaurus. Bukti kuat mendukung gagasan bahwa dinosaurus itu sendiri berlalu sebagai sebuah kelompok setelah asteroid - atau komet - berdampak pada semenanjung Yucatan di Amerika Serikat Meksiko. Setelah peristiwa bencana ini, suhu turun saat musim dingin "non-nuklir" turun. Dalam kondisi seperti itu, makanan tidak ada habisnya, tetapi berdarah panas muncul dengan sendirinya. Namun tidak lama sebelum satu jenis "gigantisme" segera menggantikan yang lain - mamalia sendiri tumbuh dengan ukuran yang luar biasa dan yang terbesar berkembang di rahim laut dan sekarang berbentuk paus besar.
Akhir dari "kadal mengerikan" bukanlah kepunahan massal pertama kehidupan - empat kematian sebelumnya telah mendahuluinya. Saat ini, menyadari potensi dampak bencana lainnya, beberapa astronom dunia mengawasi bongkahan puing yang mengorbit di dekat bumi yang tersisa dari pembentukan tata surya. Jenis terkecil - meteor misalnya - memakai pertunjukan cahaya surgawi yang tidak berbahaya. Meteor yang lebih besar (bolides) kadang-kadang menyebarkan "nyala api" dan jejak "asap" saat jatuh ke Bumi. Mayat yang lebih besar telah meninggalkan bangunnya kehancuran alam di beberapa mil hutan - tanpa meninggalkan bekas “pesta yang menabrak” materi di belakang. Tetapi penyusup yang lebih besar memiliki sedikit kesederhanaan seperti itu. Sebuah asteroid atau komet berdiameter satu kilometer akan berarti bencana mutlak bagi pusat populasi. Badan sepuluh kali ukuran itu dapat menjelaskan kematian besar-besaran dari jenis yang berarti akhir dinosaurus.
Manusia pertama kali berjalan tegak 6MYA. Ini mungkin terjadi ketika jalan menyimpang antara proto-simpanse dan hominid awal. Perbedaan itu mengikuti periode sepuluh juta tahun evolusi primata cepat dan menyatu ke dalam siklus enam juta tahun evolusi manusia. Alat batu pertama dibuat oleh tangan manusia sekitar 2 juta tahun yang lalu. Api dimanfaatkan oleh beberapa anggota spesies manusia yang giat sejuta tahun kemudian. Teknologi memperoleh momentum dengan sangat lambat - ratusan ribu tahun telah berlalu tanpa ada peningkatan signifikan dalam alat yang digunakan oleh masyarakat suku di masa lalu.
Manusia modern berasal lebih dari 200.000 tahun yang lalu. Sekitar 125 ribu tahun kemudian sebuah peristiwa terjadi yang mungkin telah mengurangi seluruh populasi manusia di planet Bumi menjadi kurang dari 10.000 orang. Peristiwa itu tidak bersifat ekstra-terestrial - Bumi itu sendiri mungkin menyemburkan "api dan belerang" selama letusan ruang magma yang diisi gas (mirip dengan yang berada di bawah Taman Nasional Yellowstone di AS bagian barat). 65.000 tahun berlalu dan zaman batu memberi jalan bagi zaman pertanian. 5000 tahun yang lalu, negara-kota pertama bergabung dalam lembah subur yang dikelilingi oleh iklim yang jauh lebih tidak ramah. Seluruh peradaban telah datang dan pergi. Masing-masing melewati obor budaya dan perlahan-lahan mengembangkan teknologi ke yang berikutnya. Hari ini hanya beberapa abad yang singkat sejak lensa kaca berbentuk tangan manusia pertama dan mengarahkan mata manusia pada hal-hal dari Langit Malam.
Saat ini cermin besar dan wahana antariksa memungkinkan kita untuk merenungkan jangkauan luas alam semesta. Kita melihat Cosmos dinamis dan sangat mungkin bergairah dengan kehidupan yang lebih berlimpah daripada yang bisa dibayangkan siapa pun. Seperti halnya cahaya dan materi, kehidupan mungkin merupakan kualitas fundamental dari kontinum ruang-waktu. Hidup bisa seuniversal gravitasi - dan senyaman malam sendirian dengan teleskop di bawah langit malam ...
1 Bahkan, sidik jari spektografik frekuensi radio dari setidaknya satu asam amino (glisin) telah ditemukan di awan debu dan gas yang luas di dalam media antarbintang (ISM). (Lihat asam Amino yang ditemukan di ruang angkasa).
2 Bahwa kehidupan berkembang dari bentuk yang kurang canggih ke bentuk yang lebih canggih adalah pertanyaan di luar perselisihan ilmiah. Persisnya bagaimana proses ini terjadi adalah masalah perpecahan yang mendalam dalam masyarakat manusia. Para astronom - tidak seperti ahli biologi - tidak diharuskan untuk memegang teori tertentu tentang masalah ini. Apakah mutasi kebetulan dan seleksi alam mendorong proses atau "tangan" yang tak terlihat ada untuk membawa hal-hal seperti itu berada di luar bidang penyelidikan astronomi. Para astronom tertarik pada struktur, kondisi, dan proses di alam semesta pada umumnya. Ketika kehidupan menjadi lebih penting untuk diskusi itu, astronomi - khususnya exobiologi - akan memiliki lebih banyak untuk mengatakan tentang masalah ini. Tetapi fakta bahwa para astronom dapat membuat alam berbicara tentang isu-isu seperti “penciptaan ex nihilo” yang tiba-tiba dan seketika dalam bentuk Big Bang menunjukkan betapa fleksibelnya pemikiran astronomi dalam kaitannya dengan asal usul ultimat.
Pengakuan: Terima kasih saya sampaikan kepada exobiologist
Andrew Pohorille dari NASA yang memberi tahu saya tentang pentingnya efek hidrofobik pada pembentukan struktur yang mengatur diri sendiri. Untuk informasi lebih lanjut tentang exobiologi, silakan lihat situs resmi Exobiology Life Through Space and Time milik NASA, tempat saya mendapat keberuntungan untuk menghubungi Andrew.
Tentang Penulis:
Terinspirasi oleh karya awal 1900: "The Sky Through Three, Four, and Five Inch Telescopes", Jeff Barbour memulai ilmu astronomi dan ruang angkasa pada usia tujuh tahun. Saat ini Jeff banyak mencurahkan waktunya untuk mengamati surga dan memelihara situs web
Astro.Geekjoy.
