Новое исследование показало, как именно жизнь появилась на нашей планете

Вопрос о том, как началась жизнь, волновал людей десятки тысяч лет, с тех пор как они только научились себя осознавать. И только сейчас, вероятно, исследователи Университета Ньюкасла в Великобритании нашли достаточно конкретный ответ на этот экзистенциальный вопрос.

Исследуя условия, которые могли позволить живым системам возникнуть из инертных геологических материалов 3,5 млрд лет назад, команда смогла создать органические молекулы, которые, возможно, были веществом жизни.

Ученые смешали водород, бикарбонат и богатый железом магнетит в условиях, похожих на условия умеренных гидротермальных источников. Таким образом они смогли создать спектр молекул, включая жирные кислоты, которые имели до 18 атомов углерода.

Этот результат потенциально показывает, как ключевые молекулы, лежащие в основе жизни, могут быть изготовлены из неорганических химикатов. Это имеет большое значение для понимания того, как жизнь могла сформироваться на Земле миллиарды лет назад. В частности, это исследование предлагает правдоподобный генезис органических молекул, образующих клеточные мембраны, которые, возможно, были выбраны ранними биохимическими процессами на древней Земле.

Жирные кислоты обладают некоторыми особыми свойствами. Это длинные органические молекулы, имеющие области, которые могут притягивать и отталкивать воду, что позволяет им естественно образовывать в воде похожие на клетки отсеки. Вполне возможно, что эти молекулы образовали первые клеточные мембраны.

Однако до этого исследования было непонятно, откуда эти жирные кислоты взялись. Предполагалось, что они могли образоваться в гидротермальных источниках, где горячая вода, смешанная с жидкостями, богатыми водородом, образованными подводными источниками, сочетается с морской водой, содержащей углекислый газ. Исследователи создали собственную лабораторию, чтобы воспроизвести эту среду в контролируемых условиях.

Они обнаружили, что эти жирные кислоты образовывались при смешивании горячих жидкостей, богатых водородом, с водой, богатой углекислым газом, в присутствии минералов на основе железа. Ведущий автор исследования Грэм Первис отмечает:

Центральное место в зарождении жизни занимают клеточные компартменты, важные для изоляции внутренней химии от наружной среды. Эти отсеки сыграли важную роль в стимулировании реакций, поддерживающих жизнь, концентрируя химические вещества и облегчая производство энергии, потенциально служа краеугольным камнем самых первых моментов жизни.

Исследователь добавил, что результаты свидетельствуют о том, что конвергенция богатых водородом флюидов из щелочных гидротермальных источников с водами, богатыми бикарбонатами, на минералах на основе железа могла привести к образованию рудиментарных мембран ранних клеток в самом начале жизни.

Это могло стать толчком для образования разных типов мембран. Некоторые из этих мембран потенциально служили колыбелью жизни. Главный исследователь доктор Джон Теллинг отмечает:

Исследования в нашей лаборатории сейчас продолжаются над определением второго ключевого шага; как эти органические молекулы, которые сначала «прилипли» к минеральным поверхностям, могут подниматься, образуя сферические клеточные компартменты, ограниченные мембраной; первые потенциальные «протоклетки», сформировавшие первую клеточную жизнь.

Вероятно, что подобные мембранообразующие реакции сейчас происходят в океанах под ледяными спутниками Солнечной системы, поэтому это исследование может иметь более широкие последствия, чем определение начальной точки появления жизни на нашей планете.