Эксперимент демонстрирует, где зародилась жизнь

Важная составляющая первой жизни на Земле могла возникнуть в гидротермальных жерлах моря. На это указывает эксперимент, в котором ученые воссоздали доисторические вулканы в лаборатории.

В присутствии определенных минералов железа в теплой воде образовались аминокислоты и лактат – биомолекулы первой жизни.

Как и где возникла жизнь на Земле? Ответа на этот вопрос до сих пор нет. Ученые предполагают, что жизнь зародилась в порах глиняной породы, в горячих болотах, в гидротермальных жерлах или даже в порах застывшей лавы морских вулканов.

Также до сих пор остается не определенным, какие молекулы стали первыми составляющими жизни. Согласно одной теории, РНК еще до ДНК были генетическими молекулами первых клеток, чьи составляющие могли возникнуть совместно с аминокислотами в подводных вулканах, доказывают эксперименты.

Новый эксперимент по возникновению жизни осуществили ученые во главе с Лори Барж (Laurie Barge) из Лаборатории реактивного движения NASA. Они хотели знать, могли ли быть щелочные гидротермальные жерла местами образования составляющих жизни, в частности аминокислот.

«Знания, могут ли такие биомолекулы образоваться только из минералов и органических прекурсоров, поможет выяснить, в среде какого типа возникла жизнь», – пояснила Барж. Для своего эксперимента ученые реконструировали химически-физическую среду одного из таких вулканов в миниатюрном масштабе.

В слегка щелочную, до 70 градусов подогретую морскую воду ученые добавили распространенный на ранней Земле минерал гидроксид железа (FeO(OH)), обогащенный этим металлом. К ним ученые добавили и органическое соединение пировиноградной кислоты и аммиака, что возникает в гидротермальных жерлах при таких условиях.

Результат: из-за нехватки кислорода в древнем океане пировиноградная кислота и аммиак вступали в реакцию с частично окисленным минералом железа. Пировиноградная кислота получала при этом обогащенную азотом аминогруппу и превращалась в аминокислоту аланин. В то же время возникал лактат, соль молочной кислоты.

Оба вещества важны для живых организмов биомолекулы, а гидрокарбоновые кислоты вроде молочной кислоты, кроме того, считают предшественниками более поздних, более сложных элементов жизни. «Это демонстрирует, что водяные, частично упрощенные системы минералов железа, которые существовали на ранней Земле, могли способствовать синтезу и накоплению пребиотических органических молекул», – констатировала Барж с командой.

Другим положительным фактором могли быть геохимические градиенты в самых жерлах вулканов: на маленьком пространстве существенные химические и термальные отличия придают энергию для химических реакций, что могло ускорить образование все более сложных молекул.

По мнению ученых, эксперимент доказывает: на доисторической Земле собственно щелочные гидротермальные жерла могли быть пригодной для зарождения жизни сферой. В то же время это могло бы также подсказать, при каких условиях жизнь может возникнуть на других небесных телах.

«Мы еще не имеем доказательств внеземной жизни, но поняв условия, необходимые для его возникновения, сможем сузить диапазон поисков», – сказала Барж.

По крайней мере в двух местах Солнечной системы могут существовать гидротермальные жерла, то есть потенциальные источники жизни: на спутнике Сатурна Энцеладе – здесь под слоем льда расположен субглациальний океан, в котором, вероятно, из горячих недр поднимается теплая щелочная вода. Жидкий океан есть и на спутнике Юпитера – Европе.

Ранее сообщалось, что ледяные спутники Юпитера и Сатурна, скорее всего мертвы.

Источник