Жизнь на Земле могла появиться из-за метеоритной бомбардировки луж
Учёные из Университета Макмастера (Канада) показали расчётами, что первые способные к самоудвоению сложные органические молекулы могли образоваться в мелких тёплых водоёмах. Компоненты, из которых строились эти молекулы, попадали на Землю вместе с метеоритами. Соответствующая статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
По одной из гипотез сначала на Земле образовались рибонуклеиновые кислоты (РНК), а уже после — дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). И те, и другие представляют собой полимеры, состоящие из нуклеотидов (от сотен до сотен тысяч в зависимости от типа молекулы). Состав нуклеотидов ДНК и РНК несколько отличается. Кроме того, молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты — это спираль из двух соединённых друг с другом цепочек нуклеотидов, а молекула рибонуклеиновой кислоты одноцепочечная. То есть РНК проще устроена, поэтому вероятность её самосборки выше.
Существует два основных предположения, в каких условиях на Земле около 4 миллиардов лет назад образовывались первые молекулы РНК. Первая гипотеза — они возникли в гидротермальных источниках в глубинах океана. Подобные источники существуют и сейчас. Там наблюдается постоянный ток воды температурой более 100 градусов Цельсия, но из-за высокого давления она остаётся жидкой. Вместе с водой из таких источников выбрасываются биогенные элементы и азотистые основания — основа нуклеотидов. Второе предположение гласит, что нуклеотиды собирались в цепочки РНК в мелких тёплых водоёмах, прогреваемых Солнцем.
Картинка: https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/151821.php?from=372053 Подпись: Маленький тёплый пруд, подобный тем, в которых в древности могла образовываться РНК.
Авторы новой работы использовали данные физической химии и астрофизики и на их основе построили модель того, как в тёплых мелких водоёмах могли образовываться нуклеотиды, а из нуклеотидов — РНК. По их расчётам, космическая пыль не могла быть источником азотистых оснований, так как не содержала их в нужных количествах. Зато этой цели могли послужить метеориты, которые крайне часто падали на планету в период поздней тяжёлой бомбардировки. По всей видимости, они попадали во многие водоёмы, привнося туда компоненты для синтеза нуклеотидов.
Для полимеризации нуклеотидов, то есть их организации в цепочки, нужно циклическое изменение физических условий. В тёплых прудах оно было: эти водоёмы то наполнялись благодаря дождям, то пересыхали. Такая цикличность способствовала не только сборке РНК, но и естественному отбору нуклеотидов. В сухой "сезон" они подвергались особенно интенсивному ультрафиолетовому облучению от Солнца, и малостойкие молекулы просто распадались. Во влажный период нуклеотиды и азотистые основания "утекали" вместе с грунтовыми водами. Последнее говорит о том, что большинство молекул РНК образовалось всего за одну смену "сезонов". Авторы работы считают, про это произошло 4,17 миллиарда лет назад.