PNAS: ведущая теория происхождения жизни на Земле «крайне маловероятна»

Фото из открытых источников

Если спросить учёного, как появилась жизнь на Земле, он, как правило, начнёт свой рассказ с одного из двух пунктов. Теплый, богатый минералами бассейн на поверхности нашей первобытной планеты. Или же это глубоководный гидротермальный источник, перекачивающий теплую, богатую водородом жидкость через дно океана.

Обе истории весьма увлекательны, но, согласно провокационной новой точке зрения геохимика Бенджамина Тутоло из Университета Калгари (Канада), правдоподобна только одна. Точка зрения Тутоло изложена в журнале PNAS.

«Гипотеза о происхождении жизни из гидротермальных источников настолько прочно укоренилась в нашей культуре, что многие из нас больше не ставят её под сомнение», — сказал Тутоло. «У меня даже есть детская книга, которую я раньше читал своим детям, где указывается, что гидротермальные источники — это место, где зародилась жизнь».

Однако, основываясь на имеющихся данных, Тутоло считает крайне маловероятным, что жизнь зародилась в гидротермальных источниках.

«Для этого потребовалось бы, чтобы системы работали способами, которые, как мы знаем, не работают, и это, очевидно, является фундаментальной проблемой», — сказал он.

Эта критика может вызвать волну возмущения.

В этом году в обзоре был сделан вывод о том, что глубоководные гидротермальные источники и их потенциальная роль в происхождении жизни остаются «последовательной гипотезой в гонке за пониманием того, как живые клетки возникли в экстремальных условиях нашей молодой планеты».

Тутоло соглашается с тем, что гипотеза оставалась неизменной на протяжении многих лет. Но он утверждает, что сейчас она противоречит имеющимся данным.

Сегодня мы знаем, что эти глубоководные гидротермальные источники не такие щелочные, как мы когда-то думали, и не так богаты серой.

Мы также знаем больше о том, как выглядели океаны Земли почти четыре миллиарда лет назад, когда зародилась жизнь.

«Похоже, свою роль сыграли устаревшие представления о химическом составе древних океанов», — пояснил он. «Например, многие гипотезы о роли гидротермальных источников в метаболизме сосредоточены на сульфидных минералах, которые, как считается, способствовали первичному метаболизму, но щелочные гидротермальные флюиды, породы, в которых они находятся, и древние океаны были бы практически лишены серы».

Более того, мощные протонные градиенты, необходимые для гипотезы происхождения жизни в щелочных гидротермальных источниках, возможно, здесь тоже не существовали.

Считается, что разница в кислотности между ранним океаном и щелочными гидротермальными источниками обеспечила естественную химическую батарею, питающую реакции, которые в конечном итоге могли привести к зарождению жизни.

Однако, когда гидротермальные флюиды поднимали на поверхность и охлаждали, наблюдались сильно щелочные значения. При температурах и давлениях, характерных для гидротермальных источников, эти флюиды значительно менее щелочные.

«Эти проблемы настолько фундаментальны, что гипотезы о происхождении жизни через гидротермальные источники необходимо пересмотреть», — сказал Тутоло. «Все они основаны на схожем ряде предположений, и эта работа демонстрирует, что эти предположения ошибочны».

Так почему же эта гипотеза сохраняется, несмотря на появление доказательств обратного?

Тутоло говорит, что отчасти проблема заключается в выдаче желаемого за действительное.

Когда в 1970-х годах люди впервые увидели гидротермальные источники на дне глубоководных океанов, они были потрясены, обнаружив, что эти темные и негостеприимные места обитания кишат жизнью.

В течение следующих нескольких десятилетий ученые выдвинули гипотезу о том, что, возможно, именно такие экстремальные условия когда-то дали жизнь нашей планете.

Затем, в 2000 году, исследователи обнаружили гидротермальное поле «Затерянный город» недалеко от Срединно-Атлантического хребта.

Высокие карбонатные дымоходы в этом месте, по-видимому, создавали относительно теплую, щелочную и богатую водородом среду.

Именно такую среду обитания, по мнению некоторых ученых, могли создать первые формы жизни на Земле.

Гипотеза о происхождении жизни из щелочных источников получила широкое распространение. Но, по словам Тутоло, она оставила реальность далеко позади.

«Потребовалось много лет и многочисленные морские экспедиции, чтобы подробно описать многие химические характеристики системы Затерянного города», — сказал Тутоло. «Тем временем параллельно развивались гипотезы об щелочных гидротермальных источниках, которые становились все более несовместимыми с системой Затерянного города и ее аналогами на древней Земле».

Как утверждает Тутоло, за прошедшие годы лишь немногие геологи критически осмысливали гипотезу о щелочных гидротермальных источниках. Вместо этого они принимали эти идеи за чистую монету.

Он считает, что озерные экосистемы являются наиболее вероятным местом происхождения первой жизни на Земле.

Он признает, что и с этой гипотезой остается ряд проблем, но исследования показали, что химические процессы, приводящие к образованию РНК, белков и липидов, могут быть завершены в испарительных прудах или озерах.

Тутоло предполагает, что если мы хотим найти жизнь на других планетах, поиск свидетельств существования гидротермальных источников на Марсе или ледяных спутниках может оказаться не лучшим вариантом.

«Мне больно это говорить, потому что я, как правило, оптимист, но я думаю, что эта работа указывает на то, что нам следует быть гораздо более пессимистичными в отношении перспектив существования жизни в других местах Вселенной», — сказал Тутоло. «Тем не менее, испарительные озёра могут существовать на поверхностях планет и лун, так что Земля — не единственное место, где могла зародиться жизнь».

Надежда еще есть.