עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > גיאולוגיהעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה
סיינטיפיק אמריקן ישראל


תקציר



סימן שאלה על סימני החיים העתיקים ביותר
מחברת: שרה סימפסון


בשנה האחרונה נאלצו מדענים לשקול מחדש את הדרך שבה הם מזהים סימני חיים בסלעים עתיקים מאוד על פני כדור הארץ - וגם במקומות אחרים במערכת השמש

למראית עין, היצורים הפרהיסטוריים השאירו בסלעים עתיקים אינסוף הוכחות מאובנות לקיומם. עצמות ירך מפלצתיות של דינוזאורים כבדי תנועה כלואות בבוץ מאובן לאחר שבעליהן טבעו בנהרות שעלו על גדותיהם. עלים מנוצים של שרכים טרופיים כבושים בין שכבות פחם שחורות. רישומי מחילות שחפרו תולעים בקרקעית הים החלקלקה מעטרים אבני גיר אפורות כפלדה. אי אפשר לטעות בסימני החיים האלה, הנבדלים כל כך מקברי האבן שלהם. אולם, ככל שהיצור עתיק יותר כך הולך ומיטשטש מקום קבורתו.

לפני שיצורים חיים החלו ללכת, לזחול או להכות שורש, אכלסו את כדור הארץ אך ורק יצורים מיקרוסקופיים חד-תאיים. למעשה, כמעט אי אפשר להבחין בין שרידי היצורים שחיו לפני יותר מ- 2.5 מיליארד שנים - תקופה הידועה בשם העידן הארכיאני (Archean eon) לבין הסלעים שקברו אותם. מיליוני השנים האכזריות של קבורה וחשיפה מחדש, הדומות לבישול חוזר ונשנה בסיר לחץ, הותירו מעט מאוד תאים מאובנים בסלעים על פני כדור הארץ שאליהם יכולים החוקרים להגיע. במקום זאת הגיאולוגים נאלצים להסתמך לעתים קרובות על סימני חיים אחרים, או סמנים ביולוגיים, מקצתם קלושים למדי, כמו למשל, כתמי סלע עשירים בפחמן שהרכבם ייחודי לביולוגיה.

מיקרוסקופים רבי-עוצמה אפשרו לגיאולוגים לפני עשר שנים לגלות צורות שנראו כמאובנים מן החי בסלעים ארציים שגילם המדהים הוא 3.465 מיליארדי שנים. ייתכן שלעולם לא נוכל להתקרב יותר בעזרת מאובנים, אל התקופה שבה מולקולות אי-אורגניות פשוטות החלו לשכפל את עצמן וליצור לראשונה יחסי-גומלין סלקטיביים עם הסביבה, כשהן מגדירות בכך את רגעי החיים הראשונים. טכנולוגיות חדשות לקביעת שינויים מזעריים בהרכבן של דוגמאות פחמן חיזקו בשנת 1996 רמזים קודמים שהחיים היו קיימים לפחות 365 מיליון שנים לפני כן. ההכרזה המדהימה מאותה שנה, שעל פיה מטאוריט שנמצא באנטארקטיקה נושא סמנים ביולוגיים בני 3.9 מיליארד שנים שמקורם במאדים, הלהיבה עוד יותר את המדענים והגבירה את ביטחונם ביכולתם לזהות סימני חיים גם אם העקבות שבסלעים חלשים מאוד.

אבל ימי התהילה, שבהם איש לא ביקר את התיאוריה, היו קצרים. עדויות המטאוריט ממאדים זכו לביקורת כמעט מיידית, והיום נותרה רק עדות אחת שעדיין מקובל לראות בה סימן חיים על מאדים [ראו מגנטים ממאדים]. בראשית 2002 הוודאות בנכונות הדעה הרווחת לגבי העדויות הארציות ספגה גם היא מהלומה דומה. שטף מחקרים הטיל ספק כבד בפרשנות של שתי העדויות הגיאולוגיות העתיקות ביותר לחיים על פני כדור הארץ, בגרינלנד ובאוסטרליה. הערכות מחודשות לגבי הגיאולוגיה של הסלעים מרמזות שהם נוצרו בסביבה שבה החיים לא היו יכולים להתקיים מעולם. מחקרים אחרים תוהים אם תהליכים כימיים חסרי-חיים היו יכולים לחקות את אותם סימני-פחמן מיוחדים ואפילו את תבניות המאובנים המיקרוסקופיים - ובכך לפסול את הרמזים הללו כסמנים ביולוגיים.

האנליזות המהפכניות מוסיפות שמן למדורת המחלוקת המתמשכת בשאלה האם אפשר בכלל להיות בטוחים בנכונות זיהויים של חיים פרימיטיביים על פני כדור הארץ - או במקומות אחרים במערכת השמש. "אם לא נוכל לעשות זאת על כדור הארץ לא נוכל לעשות זאת גם על מאדים," אומר הפליאונטולוג ברוס ראנגר מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס. זוהי נקודה שמדעני החלל יזכרו בוודאי בבואם לבחון, בראשית השנה הבאה, סלעים על המאדים באמצעות שני כלי רכב רובוטיים של נאס"א.

לגיהנום ובחזרה

עדות החיים העתיקה ביותר על פני כוכב הלכת הכחול שלנו - וללא ספק גם השנויה ביותר במחלוקת - התגלתה לפני שבע שנים בגרינלנד, על פיסת אדמה זעירה בפינה הדרום מערבית של האי אקיליה (Akilia) הקר והחשוף. רוחבו המרבי של האי, השוכן 30 קילומטר מדרום לבירה נואוק, הוא לא יותר משני קילומטרים. מטייל יכול לחצות ברגל את אזור התגלית בחמש דקות. שם, מתחת לכתמי הטחב והחזזיות הארקטיים בוהקים פסים חלביים, חשובים-מאין-כמותם, של סלע עשיר בקוורץ, הלכודים בין לוחות וולקניים כהים יותר. מדענים קבעו באמצעות יסודות רדיו-אקטיביים המצויים אך ורק בסלעים וולקניים, שגילו המופלג של אחד הלוחות הסמוכים הוא 3.83 מיליארדי שנים. זהו לפיכך, אחד הסלעים העתיקים ביותר ששרדו עד היום על פני השטח בכדור הארץ. בהתבססם על מיקום הסלע הלבן והבוהק (שלא מכיל מינרלים המאפשרים לתארך את גילו) טוענים גיאולוגים רבים שהחומר הלבן עתיק אף יותר.

מראה האי אקיליה חמור הסבר משרה רושם שהסלעים שעל פניו נראו כך מאז ימי בראשית שבהם נוצרו. אבל כדור הארץ הוא מקום פעיל. הסלעים המבצבצים האלה - כמו רוב סלעי העידן הארכיאני - עברו תהליך גיאולוגי שאין מתיש ממנו על כדור הארץ: מטמורפוזה. לאורך 85% מימי חייו של כדור הארץ היו הסלעים הללו קבורים, עברו עיוותים וקיפולים ונוזלים נשאבו מהם ונערו לתוכם. הם צללו לעומקי שאול של כמעט 70 קילומטרים מתחת לאדמה ועברו בישול בטמפרטורה של 700 מעלות צלזיוס לפני שעלו שוב אל פני השטח במהלך שתי תקופות התרוממות לפחות. גם אם יש בין הסלעים האלה שרידים לקרקעית ים שפעם שקקה חיים מיקרוסקופיים, ייתכן מאוד שלא ניתן למצוא עקבות שנותרו ללא פגע, של האורגניזמים הללו.

ובכל זאת, הגיאוכימאי סטפן ג' מויסיס, שעובד היום באוניברסיטת קולורדו בבולדר, הבחין ב- 1996 ברמז של חיים בתוך האבן הלבנה ורבת השנים. בעד עינו הבוחנת של המיקרוסקופ האלקטרוני הסורק הוא הבחין בנקודות שחורות של גרפיט, מינרל המכיל פחמן טהור, שלפעמים נוצר כשחומר אורגני עובר חימום. הוא הבחין גם, שגבישי אפטיט קשיחים עוטפים את הגרפיט, והם, כנראה, הגנו עליה מפני השינויים המטמורפיים הקשים ביותר.

ואולם, מה ששכנע את מויסיס הייתה ההטיה ביחס האיזוטופים שמצא בשני תריסרי נקודות שחורות שניתח בפירוט רב יותר. כל אחת מהן הייתה מועשרת באופן מובהק באיזוטופ הקל והנפוץ יותר של פחמן: פחמן-12. יצורים חיים הם חסכנים מטבעם. ולכן, בבואם להשתמש בפחמן דו-חמצני כדי להניע את פעולותיהם, הם מנצלים את האיזוטופ הקל של פחמן ביעילות רבה יותר. פחמן-13 כבד במידה ניכרת מפחמן-12 מכיוון שבגרעין כל אחד מהאטומים שלו יש נויטרון אחד נוסף. ההעדפה הזו מותירה את היצורים החיים בעודף פחמן-12 - בערך שניים עד שלושה אחוזים יותר מאשר במולקולות הפחמן הדו-חמצני המומס באוקיינוסים.

החותם האופייני הזה של פחמן-12 נהנה ממעמד של סמן חיים בלתי מעורער במשך כמעט 60 שנה בעקבות פרסום אלפי מדידות דומות שערכו המדענים בסלעים צעירים יותר. לפיכך, כשתוצאות מדידות הגרפיט של מויסיס התקבצו בסביבות 3.7 אחוזי העשרה, נראה לו אך טבעי להכריז שאלו הן הוכחות משכנעות לחיים הקדומים ביותר על פני כדור הארץ. למסקנה הזו הייתה השלכה נוספת - היא רמזה שהחיים התחילו בתקופה עוינת, בשעה שפגיעות מטאוריטים הרסניות הרתיחו את מימי האוקיינוסים והפכו את אטמוספרת כדור הארץ לערפל לוהט של אדי סלעים במשך אלפי שנים. ואכן, מדענים רבים הריעו לתגליתו של מויסיס וכינו אותה המפתח לעידנים לא נודעים בהיסטוריה של כדור הארץ, כך מספר הגיאולוג כריסטופר מ' פדו, העובד היום באוניברסיטת ג'ורג' וושינגטון.

שנה אחר כך, ב- 1997, הצטרף פדו ביחד עם כמה גיאולוגים נוספים אל מויסיס במסע לאקיליה. פדו נזכר שברגעים הראשונים הוא הרגיש "כמי שמבקר בארץ קדושה." אבל כמעט מייד לאחר מכן החלו שני החוקרים לראות שתי תמונות שונות של העבר - ולמצוא שני הסברים שונים למשמעות האמיתית של הפחמן הקל. מויסיס ועמיתיו פירשו את מבנה הסלעים מכילי הגרפיט ואת אופן סידורם כרמז שהם נוצרו בסביבה ביולוגית ידידותית: אגן אוקייני שבו גרגרי חול וחלקיקים אחרים, ובהם תאים של יצורים ימיים, יצרו שכבות של סלעי משקע עשירים בקוורץ. אצל פדו, שזה עתה חזר משנה של מיפוי סלעים ארכיאניים בזימבבווה, גברה הספקנות. הוא ידע שסלעי מקור - סלעים שהתגבשו מתוך מגמה חמה - עשויים להיראות כסלעי משקע, ולהפך, בהתאם למינרלים שיצאו מתוכם או חדרו אליהם במהלך המטמורפוזה. "אם אנחנו רוצים להבין את החיים, עלינו להבין קודם לכן את הגיאולוגיה," אומר פדו.

משום כך חזר פדו לאקיליה עם המומחה לתיארוך גיאולוגי, הגיאוכרונולוג מרטין ג' וייטהאוס ממוזיאון הטבע השוודי בשטוקהולם, כדי למפות בעצמם את השטח ולערוך בדיקות כימיות. פסק הדין שלהם פורסם באביב שעבר, והוא קובע שהסלעים שמויסיס ואחרים כינו סלעי משקע עתיקים, הם למעשה תולדה של סלעי מקור מטמורפיים. ידוע שהתהליך המטמורפי המסוים שעברו הסלעים, על פי טענתם, יוצר גרפיט ממקורות פחמן לא ביולוגיים. פדו ווייטהאוס עמדו על דעתם שאפשר להסביר את החתימה האיזוטופית של הפחמן הקל באמצעות תהליך שאינו קשור לביולוגיה. פדו טוען שטעות היא לחשוב שתהליך אי-אורגני לא מסוגל לחקות את חותם הפחמן הקל רק מפני שעדיין לא הוכח שהוא מסוגל.

הגיאולוגיה היא הכול

הסיבה למחלוקת שבין מויסיס, פדו ומדענים רבים אחרים היא הגיאולוגיה המסובכת באופן יוצא מן הכלל של אקיליה. זו גם הסיבה שגיאולוג השטח מיניק ט' רוזינג מהמוזיאון הגיאולוגי של אוניברסיטת קופנהגן מגדיר את אקיליה כמקום "בכלל לא מעניין." הוא אומר שאי אפשר למצוא צירוף של גיאולוגים שיסכימו על ההיסטוריה של הסלעים, ולכן "ייתכן שלעולם לא נוכל לפתור את הבעיה." וכל זאת מפיו של יליד גרינלנד, שבילה יותר מ- 20 שנה בחקר הגיאולוגיה של האי הקרחוני.

בכל זאת, רבים הגיאולוגים המסרבים לוותר על יישוב מחלוקת אקיליה. האי ניצב בראש סדר העדיפויות של ברוס ראנגר, המנהל החדש של המכון האסטרוביולוגי של נאס"א. זהו איגוד של 15 צוותי מחקר מכל רחבי ארה"ב המקדיש את מאמציו למציאת עדויות למקור החיים ולהתפתחותם על כדור הארץ ומחוצה לו, בתקציב שנתי של כמעט 20 מיליון דולר אמריקני. "בתוך שנה בקירוב אנו מתכננים לאסוף את כל האנשים שבאמת מכירים את הסלעים כדי שיסכימו ביניהם מה בדיוק אנחנו דוגמים בשטח, כדי שכולם ידעו על מה מדברים האחרים," הוא אומר.

אבל רוזינג וחוקרים נוספים - ובהם הפליאונטולוג ג' ויליאם שוף מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (U.C.L.A) טוענים שגם אם המדענים יסכימו ביניהם שהסלעים באקיליה היו בעבר סלעי משקע, הם לא יוכלו להוכיח מהו המקום והזמן שממנו הגיע הפחמן. הם עומדים על כך שקיומם של פחמן קל וגרפיט בסלעים שעברו מטמורפוזה כה קיצונית, יכול לרמז לכל היותר על האפשרות לחיים. כאשר סלעי משקע מבושלים בלחץ גבוה, נוזלים עשויים לשאת אליהם פחמן ממקורות אחרים, צעירים יותר. בנוסף לכך התנאים הקיצוניים עשויים לשבור את הקשרים הכימיים בתוך החומרים האורגניים וליצור במקומם קשרים חדשים, גם אם החומרים מוגנים במעטה של גבישי אפטיט חזקים יותר. "לדעתי, אין בעצם שום דרך טובה לחזור אחורה מן הערך האיזוטופי [המדוד] אל הערך המקורי," אומר שוף. "יש הבדל גדול בין ידיעת [הערך] לבין הבנת משמעותו."

האי אקילה הסיט את מרכז תשומת הלב מרמז משכנע הרבה יותר לחיים קדומים, שנמצא במרחק 180 קילומטר צפונית-מערבית לאי, בחלק מגרינלנד הקרוי איסואה (Isua). רוחב רצועת הסלעים האריכאניים של איסואה הוא ארבעה קילומטרים, והיא משתרעת לאורך 35 קילומטר בשולי כיפת הקרח הכחולה-אפורה המכסה כגוש אחד את גרינלנד. רוזינג מצא שם לא מכבר אזור מצומצם ובו סלעים המכילים את חותמו הביולוגי של הפחמן הקל. לא היה קל למצוא את הכיס הזה שסלעיו עברו מטמורפוזה קלה יחסית. הברק הייחודי של רוב הסלעים באזור, גבישי הנופך (garnet) האדומים שגודלם כגודל גולות משחק, סלעי ההורנבלנדה (hornblende) השחורים והדיאופסיד (diopside) הירוקים מעידים שהעבר המטמורפי של איסואה היה סוער לא פחות מזה של אקיליה. אבל רוזינג טוען שאפשר להשוות את העבר הגיאולוגי של הסלעים בכיס שמצא למיגרנה קלה לעומת הסיוט שעברו סלעי אקיליה.

"לא הלכתי לשם כדי לחפש חיים, ותמיד הייתי ספקן," אומר רוזינג, שמלכתחילה ביקר באיסואה כדי להבין כיצד נוזלים חמים משנים את הסלעים. מאז סיור המחקר הראשון שלו ב- 1980 הוא חזר שוב ושוב לשוטט בין ראמי הקאריבו, ארנבות הקוטב הלבנות ועופות שכווי השלג השוכנים באזור מרוחק זה, שאפשר להגיע אליו אך ורק במסוק. כל ביקור כזה ארך כשלושה חודשים. הבחינה המדוקדקת הזו אפשרה לו בסופו של דבר להתעלם מסלעי מקור ומסלעים שהיו מורכבים מכדי שיוכלו להכיל סימני חיים ברורים. לבסוף, ב- 1999 הוא דיווח על קבוצת סלעי משקע עתיקים שמבצבצים מעל פני השטח בשוליים המערביים של איסואה. הגיאולוגים מסכימים שהסלעים חייבים להיות בני יותר מ- 3.7 מיליארדי שנים, עקרונית, עתיקים כמו אלו מאקיליה. ושם מצא רוזינד את החותם הביולוגי של פחמן קל.

העבר הגיאולוגי הרגוע יחסית בחלק הזה של איסואה אפשר לגלות פרטים חשובים על סביבת השיקוע הקדומה, פרטים שפשוט לא היה אפשר לפענח באקיליה. הפחמן הקל נמצא קשור לשכבות חרסית, שכנראה לכדו את חלקיקי החומר האורגני ששקעו על קרקעית האוקיינוס. הפחמן נפוץ בסלעים, והוא מתמיד בנוכחותו לאורך סדרת שכבות של סלעי משקע עתיקים המייצגים כמיליון שנים של שיקוע איטי. יומם וליל, לכל אורך התקופה, ירד אל קרקעית האוקיינוס העמוק מטר בלתי פוסק של פחמן, שהרכבו זהה בדיוק לזה שנמצא באורגניזמים המיקרוסקופיים החיים היום, מסביר רוזינג.

עד כה איש לא קרא תיגר רציני על הניתוח הבסיסי של רוזינג, שעוסק באפיון סוג המיקרובים שהיו עשויים לייצר את הפחמן הקל. "כולם חושבים שזהו ההימור הטוב ביותר למציאת עדות לביולוגיה [קדומה] בגרינלנד" אומר ראנגר.

ואולם, אפילו העדות הטובה ביותר מגרינלנד היא רק סימן חיים בודד. אין ספק שריבוי רמזים מאתר יחיד יהיה משכנע הרבה יותר. זה בדיוק היה כוחו של ניתוח העדויות שערך שוף בסלעים מן הקצה השני של העולם, ניתוח שהיה לציון דרך בתחום, ואיש לא ערער עליו במשך עשור שנים כמעט.

גלישת גלים או בישול רותח?

מבין כל הסמנים הביולוגיים, אין סמן שמשמח את המדענים יותר מגוף מאובן ושלם של ייצור חי, אפילו אם גודלו לא עולה על תא אחד או שניים. בקבוצת המאובנים הזו, רוב העדויות מגיעות מנופי אוסטרליה הנצחיים. אין תחרות למאובני-המיקרו - ובכלל זה של אצות כחוליות (ציאנו-בקטריה) מייצרות חמצן - הנמצאים בסלעים בני שני מיליארד שנים. כמו כן, לפני שלוש שנים התגלו בסלעים בני 2.7 מיליארד שנים דוגמאות משכנעות של מה שמכונה "מאובנים מולקולריים" - שרידי מולקולות אורגניות שהיוו פעם את המרכיב השומני בממברנות התאים. אבל אף אחד מן הממצאים המרגשים הללו לא הביא את חקר העדויות המאובנות לתקופה רחוקה יותר מעבודתו החלוצית של שוף. הוא הקדיש 30 שנה לחקר מאובני-מיקרו קדומים והוביל בשנת 1993 לגל מחקר חדש על ראשית החיים. כמו בגרינלנד, סימני החיים העתיקים ביותר ביבשת הדרומית נחשפו באזור מרוחק ושומם - נוף קדומים השוכן בערך 1,200 קילומטר מצפון לעיר הנמל פרת' שבחוף המערבי של אוסטרליה. אלמלא הקנגורו מסוג וולאבי המקפץ בין צמחי הספינפקס הקוצניים מכוסי הצורן החמצני, ופונדקי הדרכים המציינים מדי פעם הצטלבות של דרכי עפר, היה אפשר לטעות ולחשוב שנוף הגבעות הנמוכות של צפון-מערב אוסטרליה הוא נופו של מאדים. ליד מארבל-בר, בור השקיה קטן בלב ים הסלעים האדום ומלא ההוד, הגדירו הגיאולוגים לפי זמן רב סוג של אבן צור בשם אפקס (Apex) - מקום מנוחתם האחרון של המאובנים הזעירים והמפורסמים של שוף . הם תיארו אותה כתערובת חול וחלוקי אבן קטנים שנשחקו בגליו של מעבר ימי רדוד לרגלי הרי געש. הצור (שכמו סלעי הגרניט של גרינלנד, אי אפשר לתארכו במדויק) כרוך, לנוחיות החוקרים, בין שני זרמי לבה מאובנים שתוארכו במדויק כבני 3.46 ו- 3.47 מיליארדי שנים. המאובנים של שוף הם העתיקים ביותר מבין חצי תריסר התגליות שטוענות למאובנים מהעידן הארכיאני - ובכלל-זה מאובנים מארבעה מקומות שונים בדרום אפריקה. אם בחינות מדוקדקות יותר יאשרו שמקור המטמון הזה אכן ביולוגי, הוא יהיה גם המגוון ביותר, בהכילו 11 מינים חדשים של אורגניזמים זעירים שזוהו בו.

שוף טוען שהצור הכיל סימני גרפיט שחשפו בפניו "מחרוזות דקיקות של מה שהיו בעבר תאים חיים". הפרשנות הביולוגית שלו לגבי הסימנים הללו נתמכה בעובדה הברורה שהצור מועשר בפחמן קל. כמו כן, הוא מסתמך על כך, שלא הרחק משם נמצאו סטרומאטוליטים מאובנים, תלים של מושבות חיידקים, שעברו תהליך מינרליזציה, ושמהווים עדות יחידה לחיים ארכיאניים שאפשר לראותה בעין בלתי מזוינת. על סמך שלוש העדויות הללו החלו כולם, מספרי לימוד ועד לתכניות טלוויזיה, ואפילו ספר השיאים של גינס, לשווק את המאובנים האלה כציון דרך המעיד על החיים הקדומים ביותר על פני כדור הארץ.

אבל בראשית השנה שעברה הועמד במבחן חזונו המהולל של שוף על ראשית החיים בעקבות פרשנות מחודשת של הגיאולוגיה המקומית, ושל המאובנים עצמם. בחודש מארס 2002 פרסם המומחה לחקר מאובני-מיקרו, מרטין ד' ברזייר מאוניברסיטת אוקספורד, ביחד עם שבעה מעמיתיו, את תוצאותיה של בחינה מדוקדקת ראשונה שבדקה מחדש את מסקנותיו של שוף מ- 1993. בין שאר טענותיו המאתגרות של ברזייר הוא טוען שסלעי הצור המכילים את המאובנים לכאורה, לא שקעו בקרקעיתו שטופת השמש של ים רדוד, אלא דווקא בחשכת המעמקים, בתוך מחילות תת-קרקעיות של מעיינות חמים הנובעים בקרקעית הים. להבחנה הזאת יש חשיבות מכרעת, מפני ששוף הציע שרבים מהמאובנים שלו היו אצות כחוליות חובבות אור. מה שחמור עוד יותר הוא, שברזייר מציע שרבים מהמבנים המיקרוסקופיים שרמזו לשוף על חיים הם לא יותר מתוצרי לוואי חסרי חיים.

שוף מודה היום שהייתה זו טעות להסתמך על מיפוי גיאולוגי שעשו אחרים בבואו לבנות את הסיפור המקורי שלו. הוא מודה, אמנם בחוסר התלהבות, שייתכן שהמאובנים המפורסמים שלו אינם מאובנים של יצורים שביצעו פוטוסינתזה. במקום זאת הוא מציע שהיו אלה אבות אבותיהן הקדמונים של הבקטריות חובבות החום שצובעות את בריכות הגייזרים המהבילות בפארק הלאומי ילוסטון, ומאכלסות הרי געש תת-ימיים. לא מכבר בחן שוף מחדש את סימני הפחמן באמצעות טכניקה המוכרת בשם "הדמיית ראמאן", הבוחנת את המבנה הפנימי התלת-ממדי של הסימנים באמצעות האופן שבו הם מפזרים אור. התוצאות מרמזות שרבים מהמבנים נראים כמו דפנות תאים.

ובכל זאת, ברזייר טוען שההעשרה בפחמן קל ובגרפיט יכולה לנבוע גם מתגובות כימיות חסרות חיים - טיעון דומה מאוד לזה שהעלו פדו ואחרים לגבי מה שקרה באקיליה. מעט מאוד מחקר ודאי נעשה בתחום הזה. אבל קומץ ניסויים מרמז שצירוף נכון של מתכות, וכימיקלים אחרים - כאלו המצויים בשפע במעיינות החמים שבקרקעית הים - אכן עשוי להתחיל ליצור תגובות שעשויות לחקות את ההעדפה הביולוגית לאיזוטופ הקל של פחמן. למרות שברזייר מודה שחלק מהפחמן עשוי לייצג שאריות מפוזרות של חיידקים אוהבי-חום, הוא עומד על דעתו ש"חייבים קודם להפריך את קיומם של מקורות [לא ביולוגיים] לחומרים הללו לפני שמקבלים כעובדה את המקורות הביולוגיים."

ברזייר ואחרים עשויים לטעון שסמן ביולוגי אחר - גופרית קלה - חייב להיבחן על פי אותה מדיניות. אם נוסעים מסלעי צור-אפקס השנויים במחלוקת לכיוון צפון מזרח, מגיעים לאחר שעתיים שוברות עצמות לאזור הקרוי באירוניה "מחוז הקוטב הצפוני". באזור הזה נמצאים סלעים בני 3.47 מיליארדי שנים שבהם השתמרה גופרית מועשרת באיזוטופ גופרית-32 (בהשוואה לגופרית-34 הכבדה יותר). ההעשרה זו אופיינית לחומרי פסולת שמייצרות בקטריות המשתמשות בתרכובות גופרית כבמקור אנרגיה. חותם גופרית קלה, כמו פחמן קל, הוא סימן חד-משמעי לחיים לאורך רוב ההיסטוריה של כדור הארץ. ואולם, בסלעים העתיקים כל כך במערב אוסטרליה המחלוקת זהה: האם הסלעים נוצרו בטמפרטורה נמוכה בסביבה שבה חיו בקטריות או במיקום חם יותר שבו תהליכים לא ביולוגיים חיקו את התבנית האיזוטופית הבקטריאלית? הגיאולוג האוסטרלי רוג'ר ביואיק מאוניברסיטת וושינגטון ושותפיו למחקר תומכים בהסבר הראשון. הם מצהירים שהגבישים מכילי הגופרית נוצרו בלגונות אידוי. אבל לא כולם מסכימים לפרשנות הזאת לגבי הגיאולוגיה של האזור. ראנגר הוא הבולט בספקנותו.

למרות המחלוקות שוף מחזיק בעמדתו הבסיסית. הוא מגיב לטענות ואומר שגם אם אפשר להטיל ספק בסמן ביולוגי יחיד, אין הדבר מבטל את העדויות. סדרת סמנים ביולוגיים הנמצאים כולם במקום אחד - אפילו אם אפשר להתווכח על כל אחד מהם בנפרד - היא "מכת אגרוף" רבת-עוצמה. חביבה עליו האמרה: "אם זה נראה כמו חיים, אם מתקיימת אקולוגיה של חיים, אם יש לזה חותם איזוטופי של חיים וזה משתלב בעדויות נוספות של חיים, אז סביר להניח שאלו חיים."

מחוץ לכדור הארץ

בסופו של דבר, כשבאים לפרש את עדות הסלעים העתיקים ביותר, בין אם הם בגרינלנד או באוסטרליה, אי אפשר להימנע מהתסבוכת הנובעת משילוב מקורות ביולוגיים ולא ביולוגיים. אך אל דאגה, המדענים לא מאבדים את יכולתם לזהות את סימני החיים הראשונים. יש לזכור שה"בלגן" סביב אקיליה ואפקס סובב סביב השאלה מהם סימני החיים העתיקים ביותר. זה חשוב, אבל זאת לא שאלה של הכל או לא כלום. סלעים באיסואה ובאגן טרנסוואל שבדרום אפריקה צעירים אך במעט, ויש הטוענים שהם הרבה פחות שנויים במחלוקת. למרות שהמדענים מתפלפלים על הפרטים, רובם מקבלים את עובדת עתיקותם הרבה של החיים.

אולי המסקנה החשובה ביותר שהתגבשה מתוך הטיעונים היא זאת: בבואך לחקור סלעים עתיקים על כדור הארץ או מטאוריטים בגודל תפוח-אדמה מכוכבי לכת אחרים, לעולם אל תסתמך על עדות אחת כהוכחה לקיום חיים. למסקנה הזאת יש השלכות כבדות משקל על המרדף אחרי עדויות לחיים הראשונים על פני כדור הארץ ולגבי האופן שבו יש לנתח עדויות עתידיות ממאדים. ברוזייר מזהיר שאם לא "יהיו במוחנו קריטריונים ברורים לזיהוי חיים ראשוניים לפני שאנו שולחים משימות רובוטיות או מאוישות למאדים...נמצא את עצמנו בסופו של דבר שקועים במחלוקות חסרות תועלת שעלולות פשוט לייאש את הקהילה המדעית."

מדעני נאס"א שותפים לדאגה הזאת. זו הסיבה שהם נחושים בדעתם לפענח את הגיאולוגיה של מאדים לפני שהם מתחילים במשימת חיפוש אחר חיים קדומים. "בהתחשב בעובדה שגיאולוגים העובדים בשטח זוחלים על פני האדמה כבר מאתיים שנה ועדיין מתקשים [לקבוע סמנים ביולוגיים מוסכמים], הדרך עוד ארוכה לפני שנוכל לבצע חיפוש קביל אחר סמנים ביולוגיים על מאדים," אומר חוקר כוכבי הלכת סטיבן וו' סקווירס מאוניברסיטת קורנל.

סקווירס מכהן מאז 1997 כמדען הראשי של משימות הנחיתה הצפויות של נאס"א על מאדים. המשימות נועדו לסרוק את פני השטח של מאדים בחיפוש אחר רמזים שבעבר התקיימה עליו סביבה ביולוגית ידידותית. שני גיאולוגים רובוטיים, נשלטים בשלט-רחוק, המכונים "Mars Exploration Rovers" מתוכננים לשיגור בסוף מאי וביוני 2003 , ואמורים להתחיל במשימת השדה שלהם על כוכב הלכת האדום בינואר 2004. אתרי הנחיתה שלהם, מתמקדים באתרים שבהם מצאו החלליות שמקיפות את מאדים רמזים מבטיחים שזרמו בהם מים - צורך חיוני לכל צורות החיים המוכרות.

כמו שמלמד הניסיון בגרינלנד ובאוסטרליה, קשה למצוא כאן, על כדור הארץ, עדויות חיים שאפשר לקרוא בהן בבהירות, מפני שהתנועה המתמדת של הלוחות הטקטוניים שחקה אותם במהלך ארבעה מיליארדי שנים. ואולם, ייתכן שמעולם לא היו קיימים כוחות כלל-עולמיים כאלו על מאדים, ולכן החוקרים צופים שפני השטח שלו נשארו ללא פגע במשך אותו פרק זמן. סקווירס מציין באירוניה: "אם אי-פעם נוצרו חיים על מאדים, יהיה הרבה יותר קל למצוא את העדויות לכך."

 

‏‏סקירה כללית / חיים ראשונים

  • רבים מהעקבות לחיים המיקרוסקופיים הקדומים ביותר על פני כדור הארץ - המכונים סמנים ביולוגיים - הם סימנים קלושים וחקוקים בסלע. גיאולוגים משתכנעים שסמנים ביולוגיים לכאורה הם סימני חיים כאשר הם מצליחים לאשר שהסלעים הנושאים אותם נוצרו בסביבה ביולוגית ידידותית, כמו למשל, קרקעית ים רדוד.

  • תגובות כימיות לא ביולוגיות המתרחשות בטמפרטורה ובלחץ גבוהים, תנאים שאליהם נחשפים לעתים קרובות סלעים שנקברו בעומק רב או כאלה שהתגבשו ממצב מותך, מסוגלים לחקות כמה מהסמנים הביולוגיים.

  • חוסר הבהירות סביב מקורם של סמנים ביולוגיים לכאורה, מדגים את העובדה שפרשנות מדויקת של הגיאולוגיה היא תנאי מפתח לחיפוש אחר סימני חיים קדומים, בין אם כאן על כדור הארץ, ובין אם על מאדים או מעבר לו.

 

 

אם ברצונך לדעת יותר

Evidence for Life on Earth Before 3,800 Million Years Ago. Stephen J. Mojzsis, Gustaf Arrhenius, Kevin D. McKeegan, T. Mark Harrison, Allen P. Nutman and Clark R. L. Friend in Nature, Vol. 384, pages 55–59; November 7, 1996.

13C-Depleted Carbon Microparticles in >3700-Ma Sea-Floor Sedimentary Rocks from West Greenland. Minik T. Rosing in Science, Vol. 283, pages 674–676; January 29, 1999.

Cradle of Life: The Discovery of Earth’s Earliest Fossils. J. William Schopf. Princeton University Press, 2001.

Questioning the Evidence for Earth’s Oldest Fossils. Martin D. Brasier et al. in Nature, Vol. 416, pages 76–81; March 7, 2002.

Metasomatic Origin of Quartz-Pyroxene Rock, Akilia, Greenland, and Implications for Earth’s Earliest Life. Christopher M. Fedo and Martin J. Whitehouse in Science, Vol. 296, pages 1448–1452; May 24, 2002.

Magnetofossils from Ancient Mars: A Robust Biosignature in the Martian Meteorite ALH84001. Kathie L. Thomas-Keprta, Simon J. Clemett, Dennis A. Bazylinski, Joseph L. Kirschvink, David S. McKay, Susan J. Wentworth, Hojatollah Vali, Everett K. Gibson, Jr. and Christopher S. Romanek in Applied and Environmental Microbiology, Vol. 68, no. 8, pages 3663–3672; August 2002

כנגד שמש עמומה. שרה סימפסון, סיינטיפיק אמריקן - עולם המדע והטכנולוגיה, גיליון 5, עמוד 14, יוני 2003.

ביבליוגרפיה:
כותר: סימן שאלה על סימני החיים העתיקים ביותר
מחברת: סימפסון, שרה
תאריך: אוגוסט - ספטמבר 2003 , גליון 6
שם כתב העת: סיינטיפיק אמריקן ישראל
עורכי כתב העת: אייזנברג, אלי  (ד"ר) ; מנס, אלכסנדר  (ד"ר)
הוצאה לאור: אורט ישראל. המינהל למו"פ ולהכשרה
הערות: 1. סיינטיפיק אמריקן ישראל יוצא לאור על ידי אורט ישראל, וביוזמתו של הרצל לאור.
הערות לפריט זה:

1. שרה סימפסון היא עורכת וכתבת בצוות הסיינטיפיק אמריקן.
2. תרגום: איתן קריין, עריכה מדעית: דינה צפרירי, עריכה לשונית: יעקב סתר.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית