Обнаружена новая возможность зарождения жизни на Земле

Ученые повторили <span class="wp-tooltip" title="Исследовательская стратегия Характеризуется тем что в нем осуществляется целенаправленное наблюдение за каким-либо процессом в условиях регламентированного изменения отдельных характеристик условий его протекания При этом п, который показал, как могла зародиться жизнь на Земле. И они обнаружили новую возможность. В фильме 1931 года “Франкенштейн” триумфальный вопль доктора Франкенштейна был захватывающим моментом во многих отношениях. Когда затрещали мощные разряды молнии и энергии, монстр Франкенштейна зашевелился на лабораторном столе, его труп ожил благодаря силе электричества. Электрическая энергия, возможно, также послужила толчком к зарождению жизни на Земле миллиарды лет назад, хотя и в несколько менее захватывающем виде, чем эта классическая сцена из фильма.

фото: freepik.com

тестовый баннер под заглавное изображение

Земле около 4,5 миллиардов лет, а древнейшим прямым ископаемым свидетельствам древней жизни — строматолитам, или микроскопическим организмам, сохранившимся в слоях, известных как микробные маты, — около 3,5 миллиардов лет. Однако, рассказывает CNN, некоторые ученые подозревают, что жизнь зародилась еще раньше, возникнув из скопившихся органических молекул в примитивных водоемах — смеси, которую иногда называют первобытным бульоном.

Но откуда вообще взялся этот органический материал? несколько десятилетий назад исследователи предположили, что молния вызывала химические реакции в древних океанах Земли и спонтанно приводила к образованию органических молекул.

Новое исследование, опубликованное на днях в журнале Science Advances, предполагает, что едва заметные “микроблески”, образующиеся между заряженными капельками водяного тумана, могли быть достаточно мощными, чтобы синтезировать аминокислоты из неорганического материала. Аминокислоты — органические молекулы, которые соединяются, образуя белки, — являются самыми основными строительными блоками жизни и могли бы стать первым шагом на пути к ее эволюции, поясняет CNN.

“Общепризнано, что для облегчения некоторых реакций на ранней Земле, которые привели к возникновению жизни, почти наверняка требовался энергетический катализатор”, — рассказывает астробиолог и геобиолог доктор Эми Джей Уильямс, доцент кафедры наук о земле Университета Флориды. Для образования анимокислот им необходимы атомы азота, способные связываться с углеродом. Как отмечает доктор Уильямс, освобождение атомов от газообразного азота требует разрыва мощных молекулярных связей и требует огромного количества энергии.

“Молния, или, в данном случае, микроосвещение, обладает энергией, способной разрушать молекулярные связи и, следовательно, способствовать образованию новых молекул, которые имеют решающее <span class="wp-tooltip" title="Обобщенная форма отражения индивидом общественно-исторического опыта Запечатлено в схемах действий понятиях социальных ролях нормах и ценностях Система значений индивида обусловливает управление процессами его деятельности" для возникновения жизни на Земле”, — рассказывает доктор Уильямс CNN в электронном письме.

Чтобы воссоздать сценарий, при котором, возможно, возникли первые органические молекулы на Земле, исследователи опирались на эксперименты, проведенные в 1953 году, когда американские химики Стэнли Миллер и Гарольд Юри создали газовую смесь, имитирующую атмосферу древней Земли. Миллер и Юри соединили аммиак (NH3), метан (CH4), водород (H2) и воду, заключили свою “атмосферу” в стеклянную сферу и воздействовали на нее электрическим током, производя простые аминокислоты, содержащие углерод и азот. <span class="wp-tooltip" title="Исследовательская стратегия Характеризуется тем что в нем осуществляется целенаправленное наблюдение за каким-либо процессом в условиях регламентированного изменения отдельных характеристик условий его протекания При этом п Миллера-Юри, как он теперь известен, подтвердил научную теорию абиогенеза: жизнь могла возникнуть из неживых молекул.

По словам старшего автора исследования доктора Ричарда Заре, профессора естественных наук Маргарет Блейк Уилбур и профессора химии Стэнфордского университета в Калифорнии, для проведения нового исследования ученые вернулись к экспериментам 1953 года, но обратили свое внимание на электрическую активность в меньших масштабах. доктор Заре и его коллеги исследовали электрический обмен между заряженными каплями воды диаметром от 1 до 20 микрон. (Толщина человеческого волоса составляет 100 микрон).

“Большие капли заряжены положительно. Маленькие капли заряжены отрицательно, — рассказывает доктор Ричард Заре CNN. – Когда капли с противоположными зарядами находятся близко друг к другу, электроны могут переходить от отрицательно заряженной капли к положительно заряженной”.

Исследователи смешали аммиак, углекислый газ, метан и азот в стеклянной колбе, затем распылили газы с помощью водяного тумана, используя высокоскоростную камеру, чтобы запечатлеть слабые вспышки микроблесков в парах. Когда они исследовали содержимое колбы, они обнаружили органические молекулы с углеродно-азотными связями. К ним относились аминокислота глицин и урацил, нуклеотидное основание в РНК.

“Мы не открыли никакой новой химии; мы фактически воспроизвели всю химию, которую Миллер и Юри провели в 1953 году”, — объясняет Заре. Команда также не открыла новой физики, добавил он — эксперименты были основаны на известных принципах электростатики.

“Мы впервые увидели, что маленькие капельки, когда они образуются из воды, на самом деле излучают свет и создают искру, — говорит Ричард Заре. – Это что-то новое. И эта искра вызывает все виды химических превращений”.

Молния — это яркое проявление электрической мощи, но она также бывает спорадической и непредсказуемой, отмечает CNN. По словам Заре, даже на нестабильной Земле миллиарды лет назад молнии, возможно, случались слишком редко, чтобы производить аминокислоты в количествах, достаточных для жизни, — факт, который в прошлом ставил под сомнение подобные теории.

Однако брызги воды были более обычным явлением, чем молния. Более вероятный сценарий заключается в том, что микроразряды, образующиеся из тумана, постоянно выбрасывали аминокислоты из луж, где молекулы могли накапливаться и образовывать более сложные молекулы, что в конечном итоге привело к эволюции жизни.

“Микрозаряды между явно заряженными микрокаплями воды образуют все органические молекулы, которые ранее наблюдались в эксперименте Миллера-Юри”, — говорит Заре. “Мы предполагаем, что это новый механизм пребиотического синтеза молекул, которые составляют строительные блоки жизни”.

Однако, добавил ученый, даже с учетом новых открытий о микропросветлении, остаются вопросы о происхождении жизни. В то время как некоторые ученые поддерживают идею о том, что самые ранние строительные блоки жизни были заряжены электричеством, альтернативная гипотеза абиогенеза предполагает, что первые аминокислоты на Земле образовались вокруг гидротермальных источников на морском дне в результате сочетания морской воды, жидкостей, богатых водородом, и экстремального давления.

Еще одна гипотеза предполагает, что органические молекулы вообще возникли не на Земле. Скорее всего, они сформировались в космосе и были занесены сюда кометами или фрагментами астероидов — процесс, известный как панспермия.

“Мы до сих пор не знаем ответа на этот вопрос, — признает Заре. – Но я думаю, что мы ближе к пониманию того, что могло бы произойти”.

Хотя детали происхождения жизни на Земле, возможно, никогда не будут полностью объяснены, “это исследование открывает еще один путь для формирования молекул, имеющих решающее <span class="wp-tooltip" title="Обобщенная форма отражения индивидом общественно-исторического опыта Запечатлено в схемах действий понятиях социальных ролях нормах и ценностях Система значений индивида обусловливает управление процессами его деятельности" для возникновения жизни, — комментирует доктор Уильямс. – Вода — это вездесущий аспект нашего мира, отсюда и название «Голубой мрамор» для описания Земли из космоса”.

Источник