Жизнь могла зародиться в виде липкой субстанции задолго до появления клеток

Фото из открытых источников

У учёных существует множество теорий о том, как земное сырье превратилось в живые клетки, но новое предположение особенно удивительно. В недавней статье международная группа исследователей утверждает, что жизнь, возможно, впервые зародилась в липком сгустке, прилипшем к камню, задолго до появления настоящих клеток. Результаты исследования были опубликованы в журнале ChemSystemsChem.

Подобно бактериальным биопленкам, которые мы видим сегодня на камнях или поверхности прудов, полутвердая гелевая матрица, как предполагают авторы, станет идеальным местом для зарождения жизни как на Земле, так и, потенциально, на других планетах.

Эта идея о желеобразной жизни несколько специфична: большинство теорий происхождения жизни рассматривают первые органические химические реакции в воде, а не в слизи.

Однако эти теории также с трудом объясняют, как простые молекулы, которые, вероятно, плавали в водах Земли, могли превратиться в нечто столь сложное, как РНК (рибонуклеиновая кислота) или ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), без какой-либо дополнительной поддержки.

Гелеобразная среда могла бы решить сразу несколько из этих проблем.

«В то время как многие теории сосредоточены на функциях биомолекул и биополимеров, наша теория, напротив, включает в себя роль гелей в зарождении жизни», — говорит астробиолог из Университета Хиросимы Тони Цзя.

Цзя и соавторы предполагают, что гелевая среда способна улавливать и организовывать молекулы в структуры, достаточно стабильные для преодоления некоторых ключевых барьеров в химии до начала жизни.

Ранняя Земля не была тем относительно мягким, покрытым озоновым слоем местом, которое мы знаем сегодня. Интенсивное ультрафиолетовое излучение могло беспрепятственно достигать поверхности, а температуры были экстремальными.

Исследователи предполагают, что пребиотические гели могли обеспечить столь необходимую защиту хрупкой химической структуры живых организмов задолго до того, как у клеток, имеющих мембранную структуру, появилась возможность развиться.

Согласно этой теории, впервые предложенной в 2005 году и развитой здесь, протоклетки были не первым шагом в происхождении жизни, а скорее результатом химической организации, установленной первобытной слизью.

«Здесь мы описываем пребиотическую концепцию, согласно которой ранние формы жизни могли возникнуть внутри гелевых матриц, прикрепленных к поверхности», — пишут исследователи. «Подобные пребиотические гели, возможно, позволили примитивным химическим системам преодолеть ключевые барьеры пребиотической химии, обеспечив концентрацию молекул, избирательное удержание, эффективность реакций и буферизацию окружающей среды».

Исследователи предполагают, что в этих ранних гелях первые признаки метаболизма могли возникнуть в результате обмена электронами между химическими веществами. Наряду с видимым и инфракрасным светом, ультрафиолетовый свет, проникающий в гель, мог обеспечивать дополнительную энергию для химических реакций внутри, подобно тому, как это происходит в современных растениях при фотосинтезе.

Как добавляют исследователи, гели способны концентрировать мономеры, такие как активированные нуклеотиды и аминокислоты, и имеют такую структуру, которая избирательно удерживает и взаимодействует с определенными химическими веществами, не затрагивая другие.

Влажная, но не совсем мокрая среда внутри гелевой матрицы способствует реакциям, которые могут связывать мономеры вместе, образуя полимеры — сложные молекулы, подобные тем, что содержатся в нашем организме, — в отличие от реакций гидролиза, при которых химические вещества распадаются на более мелкие части.

Это также расширяет круг наших поисков жизни за пределами Земли. В будущих миссиях по поиску жизни в космосе объектами исследования могут стать структуры, подобные гелям, а не конкретные химические вещества.