Зарождению жизни на Земле способствовала бескислородная среда
Учёные давно пришли к выводу, что около 4 млрд лет назад поверхность Земли омывалась лавовыми потоками, была испещрена вулканами и обильно бомбардировалась прилетающими из космоса кометами, метеоритами и астероидами. Жаркое было местечко и, конечно же, без признаков каких-либо форм жизни. И вот именно в тот период на нашей планете стали формироваться химические соединения, которые стали основой для населения её первыми примитивными организмами.
Исследователи решили выяснить как зарождалась жизнь на нашей планете. Версий сему сейчас выработано много и все они выглядят очень правдиво. Например, учёные указывают, что все нужные компоненты для зарождения аминокислот были на Земле. А это: сера, углерод, водород, азот и другие химические элементы.
Столь необходимая для зарождения жизни вода буквально прилетела на Землю из космоса. В солнечной системе и сейчас находится огромное количество астероидов, состоящих из водяного льда. И вероятно, что уже на первом этапе существования нашей планеты на ней были океаны и она имела какую-то атмосферу, состоящую из водяного пара и смеси различных газов. И уже в ту эпоху Земля имела примерно такую же форму, что и сейчас и обладала той же тектоникой.
Доцент Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета Сукрит Ранджан считает, что всё было именно так, как описано выше, плюс к тому и атмосфера, и вода, и породы (из которых формировались тектонические плиты) содержали большое количество серы. Плиты двигались, сталкивались, возникали и разрушались горы, высвобождая химические элементы, необходимые для зарождения жизни. Впрочем, есть версия, что первые микроорганизмы прилетели к нам из космоса. Однако по мнению Раджана жизнь земная зародилась именно на нашей планете и сначала возник сироп из укороченных цепочек рибонуклеиновых кислот (РНК), аминокислот, углеводов и липидов. РНК является ферментом и способна хранить и реплицировать генетическую информацию, создавая копии самой себя. Вопрос в том, как эта очень сложная молекула смогла сформироваться. Учёные уже в течение более 50 лет пытаются синтезировать РНК без использования ферментов, чтобы повторить тот путь, что совершила природа миллиарды лет назад.
И наконец совершено недавно исследователи смогли создать РНК на основе сульфитов (соединений серы). А как мы уже указали ранее на ранней пребиотической Земле было очень много серы, которая содержалась практически во всех средах. Малое содержание кислорода в атмосфере и в воде, как-то не странно – стало тем условием, которое способствовало зарождению жизни. В кислородной среде сульфиты быстро окисляются и становятся непригодными для образования РНК. Получается, что учёные выявили явный парадокс, заключающийся в том, что зарождению жизни способствовала практически бескислородная среда. В этих условиях сульфиты накапливались и долго сохраняли свою реакционную способность.
Но и здесь возникали препоны на пути к образованию РНК. Сульфиты способны к вступлению в процесс диспропорционирования, при котором происходит реакция, превращающая их в сульфат и серу, бесполезные для дальнейшего формирования РНК.
Получается, что начальный момент образования РНК остаётся загадкой. Которую по-прежнему можно оценить, как божий промысел. Сотрудник Исследовательского центра Эймса при НАСА Сонни Харман справедливо заметил: «Из всех атомов, составляющих пребиотическую верфь, включая углерод, водород, азот, кислород, фосфор и серу, сера, пожалуй, самая колючая… Соединения серы имеют тенденцию быть более нестабильными». К тому же сульфиты быстро распадаются под воздействием ультрафиолетовых лучей. Поэтому вероятность возникновения жизни именно в воде на глубинах, где возможно затенение от ультрафиолета - весьма велика. И это могли быть: подземные бассейны, карбонатные озера или бессточные впадины, имеющие поверхностные стоки, обеспечивающие минеральные щиты, предохраняющие ниже находящуюся среду от воздействия ультрафиолетовых лучей.
В качестве примеров Ранджан назвал: «Большое Соленое озеро в штате Юта или озеро Моно в Калифорнии, Йеллоустонский национальный парк, где мы находим бассейны, которые накапливают много сульфита». Минералы, растворённые в их водах, подогреваются вулканами и всё это создаёт микросреду для уникальных химических процессов. Нечто подобное стало колыбелью жизни на Земле около 4 млрд лет назад.
Ранджан подчеркнул, что его сейчас увлекла филогенетическая микробиология, занимающаяся анализом генома для реконструкции строения сернистых микроорганизмов, а это, предположительно - древнейшие типы на Земле. Установлено, что бактерии, обитающие рядом с вулканами, получают энергию, восстанавливая высокоокисленные формы серы до менее окисленных. Таким образом, происходит как бы восстановление сульфитов, которые, как ферменты являются продуктом длительного эволюционного процесса. Есть смысл для продолжения исследований искать сульфиты глубокого заложения в толще земной коры, что бы определить на сколько она богата этими минералами.
Инструментами зарождения жизни исследователи считаю вулканы и разряды молний, а местом зарождения жизни могли стать мелководные озёра богатые сульфитами и бисульфитами. Можно привести пример, в январе 2022 года вулкан Хунга Тонга-Хунга Хаапай извергся с энергией 60-мегатонной атомной бомбы, выбросив в небо огромное облако пепла. В течение следующих 11 часов это облако породило более 200 000 молний.
Опять же повторю, что это только одна из версий, исследования в этом направлении далеки от завершения. Главные открытия в разъяснении загадки о возникновении жизни на Земле ещё впереди.