Shinya KatoIzvanredni profesor na Institutu za integrirano zračenje i nuklearnu znanost Sveučilišta u Kyotu, u radu objavljenom u časopisu BioSystems postavlja pitanje koje se rijetko čuje u području podrijetla života: gdje se energija iz svemira opetovano koncentrirala, a ne samo proizvodila?
Zemljino magnetsko polje usmjerava nabijene čestice sa Sunca prema polarnim područjima, gdje one stupaju u interakciju s dušikom, ugljikovim dioksidom i vodenom parom. Ti sudari mogu proizvesti ione, radikale i pobuđene molekule. Pokusi ozračivanja već su pokazali da energetske čestice mogu oblikovati aminokiseline i karboksilne kiseline u uvjetima sličnima onima na ranoj Zemlji.
Kato ne tvrdi da su se potpuni biomolekularni sustavi stvorili u gornjim slojevima atmosfere. Njegova je inovacija prostorna organizacija: magnetsko polje moglo je opetovano koncentrirati kemiju u zemljopisno ograničenim polarnim pojasevima, stvarajući lokalnu neravnotežu koja je omogućila daljnje reakcije.
Od atmosfere do leda
Reaktivni produkti mogli su atmosferskom cirkulacijom i oborinama dospjeti do polarnih površina. Smrzavanje bi zatim koncentriralo otopljene tvari u preostaloj tekućini, što bi potaknulo dodatne reakcije. Paleomagnetski dokazi upućuju na to da je Zemlja imala funkcionalno geodinamo prije više od 3,4 milijarde godina, dok je mlado Sunce bilo aktivnije nego danas.
Hipoteza se može provjeriti. Pokusi mogu izložiti smjese plinova rane Zemlje realnim spektrima elektrona i iona te usporediti produkte s onima koje stvara ultraljubičasto svjetlo. Modeli mogu kombinirati drevna magnetska polja sa solarnim vjetrom i kemijom atmosfere kako bi predvidjeli gdje je energija bila deponirana.
Zanimljivo je da Kato ide korak dalje od podrijetla života. Njegova perspektiva, koju naziva okolišnom strukturnom ekologijom, mogla bi pomoći istraživanjima umjetnog života i protostanica. Životna kemijska organizacija možda ne zahtijeva samo prave molekule, nego i lokaliziranu energiju, gradijente, sučelja i opetovanu koncentraciju.
Znanost o podrijetlu života često pati od redukcionizma: tražimo molekulu ili reakciju koja je sve pokrenula. Kato nudi širu sliku — planetarne strukture možda nisu utjecale samo na to je li kemijska energija bila dostupna, nego i na to gdje i kako se kemijska evolucija odvijala. Sunce, magnetsko polje, atmosfera, led i kemija: nijedno samo ne objašnjava podrijetlo života. Ono što je moglo biti presudno jest kako su bili povezani.