A kérdés, amely írásunk tárgya, már a legrégibb időktől foglalkoztatja a tudósok fantáziáját. Az élet megjelenése általános törvénye-e vajon az anyag fejlődésének? Kiterjed-e a világegyetem általunk ismert részére, vagy csupán a földi anyagfejlődés lokális „elfajulása”?

James Jeans írja A csillagos ég titkai című híres könyvében: „Mikor kinézünk a mindenségbe, azt látjuk, hogy a Világ olyan anyagból van, amely magától átváltozik sugárzássá, és oly sok hőt, fényt és kozmikus sugárzást termel, hogy azok lehetetlenné tesznek minden életet. Nagy véletlen, ha különleges események létrehoznak egy-egy marék hamut, mely már nem termel sugárzást, és amelyen lehetséges az élet. Tehát egyáltalán nem mondhatjuk, hogy a természet az élet számára teremtette a mindenséget.“

Ezek szerint a mi világunk úgy mutatkoznék, mint fény és hő és élet parányi kis tartománya: az üres világtérben lebegő, elenyésző méretű gömb felületén – leheletvékony réteg. Ami számunkra mindennapos, az alig néhány ezer kilométer távolságból már csaknem minden tekintetben kivételnek látszik. Az uralkodó feltételek annyira egyediek, hogy szinte igazolják azt a – téves – nézetet, hogy Földünk, különösképpen pedig a rajta létrejött élet az egész világmindenségben kivételes, esetleg éppen kizárólagos eset, és csak egy sor véletlen körülmény találkozásával magyarázható.

Az életellenes kozmoszban való elszigeteltség gondolata az utolsó száz évben egyre mélyebben bevésődött az emberek gondolkodásába. Ezt az agnosztikus álláspontot cáfolja viszont korunk természettudományának az a fontos axiómája, amely kimondja, hogy a természet törvényei a világegyetemben mindenütt azonos érvényűek. Ez egyben elvi alapja a marxista filozófia alaptörvényének a világ megismerhetőségéről.

Nagyjából ugyanazok az erők, amelyek naprendszerünkben, a Földön az élet keletkezéséhez vezettek, más naprendszerek bolygóin is hatnak. Az élet az anyagfejlődés jól meghatározott szakaszában szükségszerűen megjelenik.

A földi élet és az „életteremtés”

A szénre alapozott földi élet fehérjékből és nukleinsavakból felépült önfenntartó rendszerek hosszas fejlődése során alakult ki. A Föld ősatmoszférája a világegyetemhez hasonlított, gazdag volt hidrogénben és erősen redukáló tulajdonságú. A molekuláris hidrogén, a víz, a metán, az ammónia az ősatmoszférában uralkodó erős sugárzás váltakozó energiaadagjainak hatására aminosavakká, cukrokká, nitrogén tartalmú bázisokká alakult át. Ezekből jöttek létre az első primitív fehérjék és nukleinsavak.

Laboratóriumi kísérletekkel meghatározták az ultraibolya sugárzás fotonjainak hatására keletkező aminosavak mennyiségét. A kísérleteket az ősföld feltételezett atmoszférájához hasonló körülmények között végezték. A számítások azt mutatták, hogy az ősföld óceánjainak aminosavkészlete a Föld létezésének első évmilliárdjaiban elegendő volt az élet kialakulásához. Az ősóceán aminosav-tartalma körülbelül egyszázalékos volt, ez a koncentráció nagyobb a mai csirkeleves-konzervénél. A fehérjék és nukleinsavak képződését építőköveikből (aminosavakból, cukrokból, nitrogén tartalmú bázisokból) az ősatmoszféra energetikai és kémiai viszonyait leutánozva, laboratóriumban is elvégezték. Az így készült „primitív” fehérje- és nukleinsav-polimerek optikai vizsgálata során nyert adatok hasonlítanak azokhoz, amelyekhez a csillagászok az óriásbolygók (Jupiter, Szaturnusz) spektroszkópiai vizsgálatával jutottak.

Nagy valószínűséggel állíthatjuk, hogy ezekben az óriási, bolygó laboratóriumokban készülnek az élet kialakulásához szükséges szerves anyagok.

Az úgynevezett gunflint chert-ből (egy észak-michigani, geológiailag rendkívül régi palaszerű kőzetből) származó, kékalgákhoz hasonló primitív egysejtűek, a legrégebb ismert prekambriumi kövületek – és talán az újabb dél-afrikai leletek is – azt igazolják, hogy a Földön legalább hárommilliárd éve van élet.

A molekuláris biológia már kezdi megismerni a földi élet egzakt alapjait. A mesterséges életteremtés laboratóriumi útjai ma már mindinkább a megvalósulás felé vezetnek.

Az első „majdnem-fehérje”, az inzulin szintézisét 1965-ben fejezték be a Pekingi Egyetem és a Sanghaji Akadémiai Biokémia Intézet munkatársai. Nem sokkal később jelentették be amerikai kutatók az első „igazi” fehérje: a ribonukleáz szintézisét. Ma már ez a sor több létfontosságú fehérje szintézisével gazdagodott.

Idézzük ezzel kapcsolatban G. R. Taylor sokak által elmarasztalt, de feltétlenül gondolatébresztő könyvének, a Biológiai pokolgépnek néhány idevágó mondatát: „A tudós az élő szervezetet egyszerűen gépnek tekinti, hihetetlenül bonyolult és finom gépezetnek, amely olyan válaszadásra és alkalmazkodásra képes, mint egyetlen ember alkotta szerkezet sem, de azért mégiscsak gép. A tudós teljesen bizonyos abban, hogy ha a részeket egyszer helyesen összerakta, a gép elkezd járni, miként az órásmester sem kételkedik abban, hogy órája ketyegni kezd, mihelyt az alkatrészeket összeállította. A tudós egyformán érvényesnek tartja ezt az emberre és a fejlettebb állatokra is. A tudósok hite az élő rendszerek anyagi természetében és ezek lemásolásának elvi lehetőségében azokból a sikeres kísérletekből táplálkozik, amelyekben megpróbálták reprodukálni az élő és élettelen közötti átmenet bizonyos lépéseit. Sol Spigelmann amerikai kutatónak 1965-ben az illinoisi egyetemen kutatócsoportjával ragyogó kisérletsorozatban sikerült előállítani az élettelen nukleinsavat, amelyből kialakult a korlátlan szaporodási készséggel rendelkező vírus. A mesterséges vírust nem lehetett megkülönböztetni a természetestől.
A rövid nukleinsavláncokkal végzett kutatások azt mutatják, hogy ezek önmagukat megkettőzik, s ezáltal „kulcsait” képezik egy primitív genetikai kódnak: átfordítják a nukleinsav-információt fehérje-információra. Nagyon valószínű, hogy ez az egyszerű mechanizmus előzte meg a sejten belüli – riboszómák és aktivált enzimek segítségével megvalósuló – fehérjeszintézist Az élet kozmikus elterjedtségének, valamint a laboratóriumi mesterséges „életteremtésnek” a gondolata egyesekben szkeptikus mosolyt, másokban tartózkodást vagy éppenséggel félelmet vált ki. Ez az érzés rokon azzal a viszolygással, amelyet egyesek a robotokkal szemben éreznek.
Idézzük ebben az összefüggésben A. N. Kolmogorov szovjet tudós véleményét: „A tudomány fejlődése gyakran szétrombolta az emberek által megszokott illúziókat. Ezek az illúziók gyakran szembefordulnak a tudománnyal, az idealizmust és az irracionalizmust szolgálják.“

A Földön kívüli élet kutatása – a Marson

Hogy az élet teljességét felfogjuk, tudnunk kellene, mi az, ami szükségszerű az RNS–DNS–fehérje alapú földi életben, és mi benne a lokális esetlegesség. Erre igyekszik választ adni az ez év augusztus végén, majd szeptember elején Marsra indított két űrszonda, amely a marsbeli élőlények létezésének a kérdését helyszíni mérésekkel próbálja eldönteni az úgynevezett Viking-program keretében.

A Mars mindig az érdeklődés középpontjában állt a Földön kívüli élettel kapcsolatban. A korai távcsöves vizsgálatok felfedezték a bolygó sarkvidékein a kiterjedt „hótakarót“ és annak évszakos változását, amiből a víz jelenlétére következtettek.

Később kiderült, hogy a Mars légköre rendívül ritka, a földi körülmények között már vákuumnak számít. Ez a rendkívül ritka légkör is szinte teljesen szén-dioxidból áll, csak elenyészően kis mennyiségben fordul elő benne szén-monoxid és oxigén, a nitrogén pedig ki sem mutatható. A sarki sapkák alapanyaga nem víz, hanem szén-dioxid, ma a legvalószínűbbnek tűnik, hogy az úgynevezett szén-dioxid klatrát. (A klatrát vegyület esetében a vizmolekulák beékelődnek a szén-dioxid kristályrácsa közé. A kristályrács mintegy kalitkaként magába zárja a vizet.)

A marsbeli élet lehetősége az űrszondákkal végzett kutatás első időszakában elég kedvezőtlennek bizonyult. Értelmes lényeket, növénytakarót, állatvilágot aligha várhatunk, primitív mikroszkopikus lények létezésére viszont nagy valószínűséggel lehet számítani. Ha egyáltalán van valami élet a Marson, annak szén alapúnak kell lennie. A hőmérséklet-, nyomás- és atmoszféraviszonyok erre utalnak. A Mars légkörében elenyészően kis mennyiségű ózon van, az ultraibolya sugárzás erőssége közel tízszerese a földfelszíninek. Ez is csökkenti – ha nem is zárja ki – a valószínűségét annak, hogy a Mars felszínén élőlényeket lehessen találni. (Bár a földi világ is bámulatos alkalmazkodóképességgel bír a sugárzásokkal szemben.)

A hőmérsékleti viszonyok nem túlságosan kedvezőtlenek: a hőmérséklet a bolygó felületének legnagyobb részén állandóan fagypont alatt van (a sarkoknál eléri a -150°C-t is), de az egyenlítői tájakon +10-20°C-ig is felmegy, sőt – feltehetően vulkáni tevékenység következtében – a talaj bizonyos helyeken 10-20°C-kal melegebb a környezeténél.

Wolfgang 1970-ben megállapította, hogy a marsi légkör csekély szén-dioxid tartalma energiaforrásként szerepelhet a marsbeli élőlények számára. A Földön is ismerünk néhány olyan mikroorganizmust, amely energiaellátásában a szén-monoxid oxidációját hasznosítja (ilyen például a bányákban előforduló Bacillus oligocarbophylus).

Legújabban Mitz foglalkozott a „Mars típusú” anyagcsere alapfolyamatainak lehetséges mechanizmusával. A szén-monoxid közvetlen oxidációja energiát szolgáltat. Vízzel való reakciója szénhidrátokhoz vezethet, nitrátokkal és vízzel ammónium-karbamáttá alakul, amely karbamiddá, majd ammónium-cianáttá válhat. Márpedig az ammónium-cianát szervetlen foszfátokkal olyan aktív foszfátésztert tud képezni, amely már képes az adenozin-difoszfátot ATP-vé, a földi szervezetek általános energiatároló vegyületévé alakítani.

Ezek a reakciók nagyon valószerűvé teszik, hogy a szén-monoxid valóban alapját képezheti a marsbeli élőlények anyagcseréjének. (A Mars légkörében a szén-monoxid folyamatosan keletkezik szén-dioxidból az ultraibolya sugárzás hatására.)

Másrészt azonban a biológiai jellegű szerves vegyületeket a meteoritokban és holdkőzetekben is sikerült kimutatni, és ezek a vegyületek bizonyíthatóan abiogén eredetűek. A kémiai evolúcióval kapcsolatos számos laboratóriumi kísérlet egyértelműen bizonyítja, hogy a biológiai jelentőségű szerves vegyületek jelenléte nem fogadható el az élet bizonyítékának.

Feltétlenül az anyagcserét kell vizsgálni lehetőleg többféle, általános módszer felhasználásával.

Hogyan működik majd a Földön kívüli életet vizsgáló első laboratórium?

A Viking leszálló egységei talajmintákat vesznek a felszínről és a felszín alatti rétegekből. A mintákat a leszálló egység biológiai alegységébe juttatják, ahol azok egy részét hővel sterilizálva kontrollként elemzik, a minták másik része három egymástól független módon működő készülékbe kerül, ahol az esetleg jelenlevő Mars-organizmusok anyagcseréjét próbálják kimutatni.

Az első csoportba tartozó, úgynevezett PR (Pyrolitic Release)-vizsgálatok azon alapulnak, hogy bármilyen típusú élőlények legyenek is a marsi talajban vagy annak felületén, anyagcseréjükben a szén-monoxidnak vagy a szén-dioxidnek szerepelnie kell. A talajminták fölé tenyésztőedényben 15±10°C hőmérsékleten radioaktív CO2-t és CO-t engednek, majd a tenyészetet megvilágítják, hogy az esetleg fotoszintetikus szervezetek is működhessenek. Öt napig tartják itt a talajmintát, majd a radioaktív gázt eltávolítják, a mintát egy másik készülékben hevítik, mérve, hogy az elbomló szerves vegyületek mennyi radioaktivitást tartalmaznak.

Hasonló műveleteket végeznek a kontrollmintával, s az eredmények közötti különbségből meghatározható az anyagcsere-folyamat intenzitása.

Kromatográfiás módszerrel – vízgőz jelenlétében, tápanyagok hozzáadásával vagy anélkül – mérik, hogy a talajminta termel-e vagy felhasznál-e bármilyen módon szén-dioxidot, metánt, nitrogént, hidrogént vagy oxigént. Feltehető, hogy a Marson az élet számára a legnagyobb „hiánycikk” a víz, és már a vízgőz jelenléte meginditja az anyagcsere-folyamatokat. A tápanyag, amelyet a kísérletek másik részében a mintához hozzáadnak, aminosavakat, vitaminokat, egyéb szerves anyagokat és szervetlen sókat tartalmaz.

Az LR (Label Release)-vizsgálatok során azt kívánják tisztázni, hogy a talajba juttatott radioaktív szerves vegyületek – olyanok, amelyeket feltehetőleg a marsbeli élőlények is hasznosítani tudnak – átalkulnak-e gázalakú anyagcseretermékekké. Minden talajmintát tizenegy napon át fognak vizsgálni abból a szempontból, hogy a gázterében megjelenik-e valamilyen radioaktív anyagcseretermék, és ha igen, milyen mennyiségben.

Az elképzelések reális alapokra támaszkodnak, és az alkalmazott kísérleti módszerek megfelelő érzékenységűek. A megoldandó problémák rendkívül nehezek. Különösen nehéz a földi szennyezés tökéletes távoltartása, az úgynevezett „szupersterilitás“ biztosítása.

A pozitív eredmény a tudomány számára nagy lépést jelentene az élet alapjainak megismerésében. Az esetleges negatív eredmény sem zárja ki a marsbeli élet lehetőségét, hiszen számos ismeretlen körülmény létezhet és befolyásolhatja a kísérletet.

A kutatás feltételei nem akkor a legkedvezőbbek, ha mindenki pontosan tudja az eredményt, hanem akkor, ha a kutatók szabadon ellenőrizhetik feltevéseiket és követhetik intuíciójukat.

A vállalkozás kockázattal is jár, mutat rá S. Golomb szovjet tudós: ha a „Földön kívüli életet” behozzuk a Föld bioszférájába, előfordulhat, hogy egy különlegesen ellenálló és nagy szaporodóképességű kozmikus életforma kiszorítja a szárazföldről és az óceánokból az életet.

Megjelent A Hét VI. évfolyama 43. számában, 1975. október 24-én.