Пруд дарвина: почему жизнь зародилась на суше
РИА Новости. австралийский геолог и Российский биолог поведали о новых неожиданных открытиях, каковые вынудили ученых возвратиться к хорошим дарвиновским идеям о зарождении судьбы в «теплом мелком пруду» на суше, а не в водах первичного океана Почвы, и растолковали, где лучше искать ее за пределами отечественной планеты.
Впадина Данакил в Эфиопии
© Felipe Gomez/Europlanet 2020 RI
Достаточно продолжительное время ученые думали, что жизнь на Почва зародилась приблизительно 3,5 миллиарда лет назад в первичном океане Почвы, в окрестностях геотермальных источников и вулканов, так называемых «тёмных курильщиков», либо их менее тёплых собратьев — «белых курильщиков». Подобные представления, в силу громадного количества доказательств их правоты, практически не подвергались сомнениям.
Армен Мулкиджанян, доктор наук МГУ имени М. В. университета и Ломоносова Оснабрюка в Германии, и Мартин ван Кранендонк, директор и геолог Астробиологического университета Австралии, поведали на общероссийском фестивале «Наука 0+», проходившем в стенках МГУ на прошлой неделе, о нескольких последних открытиях, каковые пошатнули эти представления и вынудили ученых возвратиться к идее, которую озвучил еще сам Чарльз Дарвин более чем 150 лет назад.
Мир ультрафиолета и вулканов
«Полностью вся жизнь на Почва складывается из трех биологических полимеров — ДНК, хранилища информации, РНК, играющей роль ее переносчика, и белков, талантливых ускорять реакции в миллионы раз. Разумеется, что все они не имели возможность показаться в один момент, и мы уже практически столетие пробуем осознать, какие конкретно молекулы показались первыми и как смотрелась первая жизнь», — начал собственный рассказ Мулкиджанян.
Изучения последних лет, как отмечает ученый, конкретно говорят о том, что первыми показались молекулы РНК. Они, в отличие от ДНК, сохраняют химическую активность и способны ускорять другие реакции, а кроме этого, в отличие от белков, смогут играть роль переносчика информации и собирать как копии самих себя, так и другие молекулы.
По данной причине сейчас господствующей теорией зарождения судьбы есть догадка так именуемого «мира РНК», в соответствии с которой изначально жизнь всецело складывалась из универсальных РНК-молекул, талантливых выполнять сходу все функции, и только позже показались «узкоспециализированные» белки и ДНК.
«На Западе эти идеи стали популярны только в 1980-х годах, в то время как сама концепция предложена еще в 1957 году академиком Андреем Белозерским. Андрей его соратники и Николаевич открыли рибосомальную РНК, и это открытие вынудило их понять, что она не кодирует данные, а участвует в сборе белков.
Этого хватило для того, дабы Белозерский осознал, что вся жизнь имела возможность складываться из РНК в прошлом», — продолжает Мулкиджанян.
Эта храбрая догадка, как отмечает биолог, отыскала собственный подтверждение в последующие десятилетия — за последние годы ученые создали десятки молекул РНК, талантливых копировать себя и выполнять другие функции, каковые в большинстве случаев реализовывают белки, а кроме этого прототипы примитивных протоклеток на их базе. Исходя из этого сейчас никто не сомневается в том, что жизнь началась как раз в «мире РНК», но до тех пор пока ученые спорят, как и где он появился.
«Что же неспециализированного между тремя главными «молекулами судьбы», а кроме этого жирами и сахарами? При их образовании, при слиянии одиночных звеньев полимерных цепей постоянно выделяется вода.
Как это связано с зарождением судьбы? Это крайне важное свойство живых существ, на которое мы обратили внимание только сравнительно не так давно.
Оно свидетельствует, что для самопроизвольного появления долгих цепочек, РНК, ДНК, белков, сахаров и жиров необходимо всегда убирать эту воду, дабы эти молекулы не распадались. Отечественные клетки тратят на это огромное количество энергии», — подчеркивает ученый.
Это порождает один из самых сложных и практически необъяснимых парадоксов в биологии и в изучении истории происхождения судьбы. С одной стороны, вода нужна для химических реакций и существования жизни в клетках, а иначе — ее громадные количества будут мешать образованию первых сложных молекул, что сделает неосуществимым самопроизвольное формирование будущих «кирпичиков судьбы».
«Сейчас среди геологов весьма популярна мысль о том, что жизнь имела возможность зародиться на дне океана, у геотермальных источников, выбрасывающих огромное количество нутриентов и талантливых снабжать жизнь энергией кроме того в полной темноте. У данной идеи имеется две неприятности: в том месте неизменно весьма мокро — и эту «лишнюю» воду запрещено оттуда удалить, а во-вторых, в том месте весьма мрачно.
Наличие света, как выяснилось, есть наиболее значимым причиной в появлении судьбы. Исходя из этого мы думаем, что эта теория ошибочна», — заявил доктор наук МГУ.
Космический «слепой часовщик»
Ошибочность данной теории, по словам Мулкиджаняна, была сравнительно не так давно раскрыта опытами, в рамках которых русские ученые и их зарубежные сотрудники постарались воспроизвести рождение «букв» РНК и ДНК — довольно легко устроенных органических молекул, взять каковые, как нежданно выяснилось, весьма сложно.
«Сейчас данный вопрос почему-то рассматривается весьма поверхностно — многие отечественные коллеги от него, не пробуя растолковать то, как появляются эти молекулы. Грубо говоря, они просто пропускают этот этап эволюции судьбы, отмахиваясь от него и не растолковывая, как эти вещества имели возможность появиться на дне океана и как они неспешно начали усложняться и накапливаться в достаточных количествах», — продолжает ученый.
Эти вещества, как вычисляет Мулкиджанян, появились в ходе необычной химической эволюции — «неудачные» и нестабильные молекулы распадались, а более стабильные неспешно накапливались в среде и усложнялись .
Роль дарвиновского «слепого часовщика», проводившего данный отбор и неспешно собиравшего эти базы судьбы, по словам биолога, брали на себя две вещи — ультрафиолетовое та среда и излучение Солнца, в которой пребывали будущие «кирпичики судьбы».
В пользу этого говорит пара факторов. Во-первых, как отмечает биолог, все молекулы РНК и ДНК, а кроме этого отдельные их звенья неповторимым образом реагируют на облучение ультрафиолетом, весьма скоро избавляясь от энергии, которую им передает поглощенный квант света, преобразуя ее в тепло.
Это, как отмечает исследователь, заметно уменьшает возможность того, что возбужденная молекула распадется на части. Ни белки, ни другие азотистые основания таким свойством не владеют.
Во-вторых, жизнь, если судить по изюминкам состава всех живых клеток и предположительным особенностям предка всех живых организмов, вычисленных генетическим методом, зародилась не в морской воде, а в весьма необыкновенной среде, у которой отличался не лишь состав, но и основной компонент. Растворителем в ней выступал формамид — соединение аммиака и метана, похожее по своим особенностям на воду, но кипящее при более больших температурах.
«Первые примитивные формы судьбы имели тот же состав, что и среда, в которой они жили, поскольку у них еще не было белков, талантливых «откачивать» ненужные элементы во окружающую среду и не пускать их назад. Исходя из этого возможно заявить, что первые клетки жили в особенной жидкости, где было большое количество калия, бора, фосфора, ионов переходных металлов и практически не находилось натрия.
Все это исключает возможность того, что жизнь зародилась в морской воде», — растолковывает доктор наук.
Где такие водоемы, аналогов которым сейчас нет, имели возможность видеться на ранней Почва? Ответ на данный вопрос сравнительно не так давно нашли Мартин ван Кранендонк и его коллеги, проводящие уже два десятилетия раскопки в местечке под заглавием Пилбара на северо-западе Австралии, где залегают старейшие горные породы планеты, сформировавшиеся 3,5 миллиарда лет назад.
Вулканическая колыбель судьбы
«Данный регион, как в далеком прошлом вычислял сам я и мои коллеги, воображал собой мелководное дно первичного океана Почвы, где в то время был один из самых замечательных очагов вулканизма на планете и где, как мы думали, обитали первые организмы на Почва. Три года назад мы нашли тут породы, не похожие ни на что второе, всецело перевернувшие это представление», — заявил австралийский ученый.
Он утвержает, что это открытие было совершено полностью случайно. в один раз, в то время, когда он и его аспирантка Тара Джокич прогуливались по территории раскопок, она обратила внимание на необычные горные породы, складывавшиеся из множества перемежающихся чёрных и ярких слоев, объединенных в волнистые структуры, которые содержат множество пузырьков.
«Раньше мы думали, что Пилбара воображала в то время жерло супервулкана, покрытое морской водой, иногда то исчезавшей, то оказавшейся в него, и эти полосы мы вычисляли следами появления процесса и этого испарения воды. Два года назад, будучи проездом в Новой Зеландии, я определил, чем они являются, и это осознание сделало гейзеры в национальном парке Оракеи Корако моим самым любимым местом на Почва», — продолжает Кранендонк.
В окрестностях этих гейзеров Кранендонк и его коллеги нашли полностью такие же горные породы, так именуемые гейзериты, как и в Пилбаре. Эти отложения, как выяснилось, формируются на дне вулканических рек и озёр, чьи воды питаются выбросами гейзеров и содержат в себе огромное количество микробов, питающихся разными химическими веществами, каковые находятся в этих водоемах.
Вода в этих озёрах и реках, как вспоминает геолог, больше похожа на густой суп, чем на простую воду, и в этом «супе» содержится множество пузырьков газов, выбрасываемых микробами. Еще большее удивление ожидало геологов тогда, в то время, когда они открыли следы бора, калия, цинка и многих вторых элементов, содержащихся в живых клетках и отсутствующих в морской воде.
Все это, как вычисляет Кранендонк, показывает на то, что именно вулканические озера — а не «тёмные курильщики» либо другие геотермальные источники на дне океана — были колыбелью судьбы. Это, в собственную очередь, говорит о том, что Дарвин был прав: жизнь вправду зародилась в «теплом мелком пруду».
«Уже на данный момент возможно заявить, что Дарвин вправду опередил время, но я, как ученый, не удержусь и покритикую его: жизнь не в «теплом пруду», а в нескольких прудах, и в них были не лишь органика и аммиак, но и бор. Соответственно, мы можем поставить Дарвину лишь 97 из 100?, — шутит геолог.
Подобные открытия, как отмечает ученый, имеют огромное значение для поиска следов внеземной судьбе. Уже на данный момент возможно сказать, что три основных кандидата на роль ее прибежища — Европа, Энцелад и Титан, спутники Сатурна и юпитера, вряд ли являются обитаемыми.
Единственной обитаемой планетой Нашей системы, кроме Почвы, мог быть Марс, где отысканы и следы гейзеров, и жидкая вода, и молибдена и залежи бора.
«Мы уже имели возможность бы отыскать следы судьбы на Марсе. Марсоход «Спирит» в последние дни собственной работы случайно открыл отложения необыкновенных белых пород, подобные тем, каковые образуются от выбросов гейзеров в присутствии бактерий.
Если бы я был Илоном Маском либо имел миллиард американских долларов, я бы послал миссию как раз в том направлении», — заключает ученый.
Источник: РИА Новости
Как на Земле зародилась жизнь? — Научпок
