1. oldal
A Kanada északkeleti részén található Torngat-hegység tele van élettel: szikláin rénszarvasok legelészik a zuzmókat, a partokon jegesmedvék vadásznak, a tengert pedig bálnák járják. A terület ezen felül az élet hajnalát és a Föld történetét kutató szakértőknek is kedvelt célpontja, mivel a régióban találhatók meg a földkéreg legősibb keletkezésű darabjai. Az itteni sziklák egy része ugyanis majdnem 4 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, amikor a Föld még nagyon fiatal volt.
Akkoriban a táj persze még egészen máshogy nézett ki, mint napjainkban. Bolygónk kérge éppen csak elkezdett megszilárdulni, és az égitest java nagyjából úgy festhetett, ahogy a poklot elképzeljük: intenzív vulkáni tevékenység folyt mindenütt, a légkörben alig volt oxigén, és a képlékeny felszínt gyakran aszteroidák és meteoritok bombázták. És persze nyoma sem volt a rénszarvasoknak, a jegesmedvéknek, a bálnáknak vagy a zuzmóknak. De egy új kutatás szerint már ebben a szélsőséges környezetben is létezett élet.
Két japán kutató, Szano Judzsi és Komija Cujosi ugyanis nagyon érdekes izotópösszetételű grafitkristályokat fedeztek fel a hegység egyik részén, a Saglek-tömb nevű területen. A szénizotópok kristályokban megfigyelt előfordulási aránya a Tokiói Egyetem szakértői szerint azt sugallja, hogy a grafit keletkezése idején már léteztek mikrobák, amelyek a légköri szén-dioxidot használva táplálták sejtjeiket. Ha a kutatóknak igazuk van, akkor ezek a kanadai grafitdarabok testesíthetik meg az élet legkorábbi nyomait a Földön.
Bolygónk 4,54 milliárd évvel ezelőtt kezdett formálódni. Ha teljes történetét egyetlen évbe sűrítjük össze, a tokiói szakértők által megvizsgált grafit február harmadik hetében keletkezett, a legkorábbi ismert fosszíliák – amelyek 3,7 milliárd évesek – pedig valamikor március második hetében bukkantak fel.
Ez utóbbi maradványok Grönland délnyugati részén, az Isua zöldkő-övezetben találhatók, és mind kinézetükben, mind kémiai összetételükben megszólalásig hasonlítanak a sztromatolitokra, vagyis azokra az üledékes struktúrákra, amelyeket a cianobaktériumok hoznak létre, amikor biofilmet alkotva rétegekben kötik meg maguk körül a szilárd szemcséket. Az ősi sztromatolitok felfedezéséről 2016-ban számolt be egy ausztrál kutatócsoport, nagy szenzációt keltve az eredménnyel, hiszen a maradványok 220 millió évvel idősebbek voltak, mint az addig ismert legrégebbi fosszíliák.
A grönlandi leletek tehát arról tanúskodnak, hogy 3,7 milliárd éve már meglehetősen összetett formában, baktériumtelepekben létezett az élet a Földön, ami azt is jelenti, hogy kezdetek ennél jóval korábbra nyúlnak vissza. A szakértők ennek megfelelően azóta több helyen is találtak valószínűleg biológiai úton keletkezett grafitot a bolygón, többek közt 3,8 milliárd éves grönlandi kövekben, és Quebec közelében olyan kőzetekben – vélhetően ősi hidrotermális kürtőkben –, amelyek legalább ennyi évesek, de lehet, hogy jóval idősebbek az előbbieknél.
A legősibb kéregrészek vizsgálata alapján tehát egyre inkább az a kép bontakozik ki, hogy a korai Földön mindenütt ott volt az élet, mondja Vickie Bennett, az Ausztrál Nemzeti Egyetem kutatója, a grönlandi vizsgálat egyik résztvevője. Ameddig a kőzettani adatok visszanyúlnak, addig visszakövethetők az élet nyomai is, folytatja a szakértő. Vagyis minden jel arra mutat, hogy bolygónkon nem sokkal annak létrejötte után megjelent az élet.
Ami a mostani eredményeket illeti, a japán szakértők bizonyítékai egy érdekes kémiai jelenségen alapulnak. A szénnek két stabil izotópja létezik a természetben: a 12-es tömegszámú változat, amely rendkívül gyakori mindenfelé, és a 13-as tömegszámú verzió, amely sokkal ritkább. Amikor az élet építőköveiről van szó, a szén-12 sokkal alakíthatóbb alapanyagnak számít. Mivel reakcióképesebb nehezebb „rokonánál”, könnyebben áll össze különböző molekulákká, például szénhidrátokká vagy fehérjékké.
2. oldal
Az élőlények többsége ezért szén-12-t épít be sejtjeibe, és amikor ezek elpusztulnak és elporladnak, javarészt ez az izotóp marad meg utánuk. Így amikor a szakértők olyan grafitot találnak, amelyben a természetben jellemzőnél is magasabb a szén-12 aránya a szén-13-hoz képest, jó nyomon járnak, ha azt gyanítják, hogy az anyag keletkezésekor élőlények is jelen voltak. És a Saglek-tömbben megtalált grafitra pontosan ez a jellemző: a 3,95 milliárd éves kövekbe zárt kristályokban különösen nagy a szén-12 aránya.
Ezzel el is érkeztünk a kutatás kapcsán feltehető első fontos kérdéshez. Mégpedig ahhoz a problémához, hogy attól, hogy a grafitszemcsék valamilyen korú kőzetben vannak, egyáltalán nem bizonyos, hogy egyidősek azzal. Ez annál is inkább problematikus, mivel a régió anyaga úgynevezett metamorf kőzetekből áll össze, ami azt jelenti, hogy ezek létrejöttük óta az extrém hőmérséklet és nyomás hatására alapvetően átalakultak. Átkristályosodtak, és megváltozott ásványaik geometriai elrendeződése, azaz a kőzet szerkezete és szövete is. Ennek során pedig az sem kizárt, hogy környezetüknél sokkal fiatalabb grafitdarabok kerültek be a belsejükbe.
Ennek a lehetőségnek a kizárása érdekében a japán szakértők alaposan megvizsgálták a grafit szerkezetét. Az ilyen kristályokra az a jellemző, hogy minél rendezettebbek, annál magasabb hőmérséklet mellett formálódtak. A szerkezet tanulmányozása alapján a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a grafitszemcsék 536–622 ºC-on keletkeztek – ami konzisztens azzal a hőmérsékleti tartománnyal, amelyben a környező kőzetek is létrejöttek. Ez pedig elég erős jele annak, hogy a grafit nem később nyomult be azokba, hanem eredetileg is ott volt, és így nagyon ősi keletkezésű.
Tekintetbe véve a terület viharos történetét, teljesen biztosan persze továbbra sem lehet állítani, hogy a grafit nem később „szennyezte be” az ősi kőzeteket. Továbbá léteznek más olyan folyamatok is, amelyek megváltoztathatják a szén-12 és a szén-13 természetes arányait, és ezeknek semmi közül az élethez. Az pedig egy kicsit aggasztó, hogy az izotóparányok a tokiói csapat által megvizsgált mintákban nem állandóak, mondja Andrew Knoll, a Harvard kutatója. Aki viszont azt is hangsúlyozza, hogy a japánok láthatóan nagyon óvatosak voltak az elemzéskor, és az általuk felvonultatott bizonyítékok együttesen nagyon valószínűvé teszik, hogy az élet valóban létezett ezen kőzetek keletkezésekor, vagyis majdnem 4 milliárd évvel ezelőtt.
Hasonló véleményen van Elizabeth Bell, a Kaliforniai Egyetem geofizikusa is, aki szerint a tokiói szakértők mindent megtettek, ami jelenleg lehetséges, hogy kizárják a későbbi kontamináció lehetőségét. Ez persze még mindig nem jelent száz százalékos bizonyosságot, de amennyire meg lehet mondani, a grafit valóban eredeti. Bell álláspontja azért is érdekes, mert ő találta meg az eddigi legidősebb grafitleletet bolygónkon. A szemcse egy 4,1 milliárd éves, Nyugat-Ausztráliában előkerült cirkon drágakőben bújt meg, és szintén olyan izotóparányokkal rendelkezik, amely biológiai eredetet sejtet. Ezt az eredményt hasonló kétségek övezik, mint a japánok felfedezését, mivel Bell kutatása esetében sem lehet biztosra venni a grafit korát, és azt sem, hogy az izotópok valóban élőlényektől erednek-e.
A kétségek ellenére azonban egyre több jel mutat arra, hogy a Földön már a bolygó pokoli ifjúkorában is létezett élet, amely ráadásul változatos környezetekben telepedett meg. És míg a legelső élőlények, amelyek valószínűleg baktériumok lehettek, tényleges maradványait vélhetően sosem fogjuk megtalálni, a szakértők bizakodnak abban, hogy az Saglek-tömb és más ősi kéregdarabok vizsgálatával egyre több nyomát találhatják meg ezek egykori tevékenységeinek. A kőzetekben található nitrogén, vas és kén ugyanis feltárhatja, hogy milyen energiaforrásokból táplálkoztak ezek az élőlények, és milyen élőhelyeken léteztek. Vagyis ezek a kőzetek elárulhatják, hogyan élték az életet annak első képviselői a Földön.
