CEE: раскрыто потенциальное происхождение жизни в древних горячих источниках

Исследовательская группа из Университета Ньюкасла (Великобритания) изучила, как на Земле более 3,5 миллиардов лет назад произошло появление первых живых систем из инертных геологических материалов. Ученые обнаружили, что смешивание водорода, бикарбоната и богатого железом магнетита в условиях, имитирующих относительно мягкие гидротермальные источники, приводит к образованию спектра органических молекул, в первую очередь включая жирные кислоты, длина которых достигает 18 атомов углерода.

Их результаты, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, потенциально показывают, как некоторые ключевые молекулы, необходимые для создания жизни, производятся из неорганических химических веществ, что важно для понимания ключевого шага в том, как жизнь сформировалась на Земле миллиарды лет назад. Их результаты могут обеспечить правдоподобное происхождение органических молекул, образующих древние клеточные мембраны, которые, возможно, были выборочно выбраны ранними биохимическими процессами на первобытной Земле.

Жирные кислоты — это длинные органические молекулы, которые имеют участки, которые одновременно притягивают и отталкивают воду, которые естественным образом автоматически образуют клеточные отсеки в воде, и именно эти типы молекул могли создать первые клеточные мембраны. Тем не менее, несмотря на их важность, было неясно, откуда взялись эти жирные кислоты на ранних этапах жизни. Одна из предположений заключается в том, что они могли образоваться в гидротермальных жерлах, где горячая вода смешивалась с богатыми водородом жидкостями, поступающими из подводных жерл, с морской водой, содержащей CO 2.

Группа воспроизвела в своей лаборатории важнейшие аспекты химической среды, обнаруженной в ранних океанах Земли, и смешивание горячей щелочной воды из определенных типов гидротермальных источников. Они обнаружили, что когда горячие жидкости, богатые водородом, смешивались с водой, богатой углекислым газом, в присутствии минералов на основе железа, которые присутствовали на ранней Земле, создавались типы молекул, необходимые для формирования мембран примитивных клеток.

«Центральное место в зарождении жизни занимают клеточные отсеки, имеющие решающее значение для изоляции внутренней химии от внешней среды. Эти отсеки сыграли важную роль в стимулировании реакций, поддерживающих жизнь, путем концентрации химических веществ и облегчения производства энергии, потенциально служа краеугольным камнем самых ранних моментов жизни», - сказал ведущий автор исследования Грэм Первис.

Результаты показывают, что слияние богатых водородом флюидов из щелочных гидротермальных источников с водами, богатыми бикарбонатами, на минералах на основе железа могло привести к осаждению рудиментарных мембран ранних клеток в самом начале жизни. Этот процесс мог породить множество типов мембран, некоторые из которых потенциально могли служить колыбелью жизни при ее зарождении. Более того, этот преобразующий процесс мог способствовать образованию специфических кислот, обнаруженных в элементном составе метеоритов.

«Мы думаем, что это исследование может стать первым шагом к пониманию того, как зародилась жизнь на нашей планете. В настоящее время в нашей лаборатории продолжаются исследования по определению второго ключевого шага; как эти органические молекулы, которые изначально «прилипли» к минеральным поверхностям, могут отрываться, образуя сферические, ограниченные мембраной клеточные отсеки; первые потенциальные «протоклетки», которые впоследствии сформировали первую клеточную жизнь», - сказал соавтор исследования Джон Теллинг.

Интересно, что исследователи также предполагают, что подобные реакции по созданию мембран все еще могут происходить в океанах под поверхностью ледяных лун в нашей солнечной системе и сегодня. Это поднимает возможность альтернативного происхождения жизни в этих далеких мирах.