Какой была химия первой жизни на Земле

Как возникла жизнь? Что вызвало этот критический поворотный момент? Как живые организмы появились в таком неспокойном мире?

Представление художника о древней Земле
0

Около 4 миллиардов лет назад Земля была весьма неуютным местом, лишенным кислорода, подверженным извержениям вулканов и бомбардировке астероидами, без признаков жизни даже в самых простых формах. Но именно в этот неспокойный период химия Земли оказалась благосклонна к жизни, позволив, как это не странно, возникнуть первым организмам на планете.

Как возникла жизнь?

Что вызвало этот критический поворотный момент? Как живые организмы появились в таком неспокойном мире? И каковы были химические реакции, которые создали первые аминокислоты, белки и другие строительные блоки жизни? Вот некоторые из вопросов, которые десятилетиями задавали исследователи, пытаясь выяснить истоки возникновения жизни на Земле.

Ученые из Массачусетского технологического института и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики определили ключевые ингредиенты, которые присутствовали на Земле в больших концентрациях примерно в то время, когда появились первые организмы.

Исследователи обнаружили, что класс молекул, называемых сульфидными анионами, мог быть достаточно распространен в озерах и реках древней Земли. Они подсчитали, что около 3,9 миллиарда лет назад извергающиеся вулканы выбрасывали в атмосферу огромные количества двуокиси серы, которые в конечном итоге растворялись в воде в виде сульфидных анионов — в частности, сульфитов и бисульфитов. Вероятно, эти молекулы могли накапливаться на мелководьях озер и рек.

«Мы обнаружили, что в мелководных озерах эти молекулы были неотъемлемой частью окружающей среды», — говорит исследователь Сукрит Ранджан.«Сейчас мы пытаемся выяснить, являются ли обнаруженные молекулы неотъемлемой частью процесса возникновения жизни».

Предварительная работа Ранджана и его коллег предполагает, что сульфидные анионы ускорили бы химические реакции, необходимые для преобразования самых простых пребиотических молекул в РНК, генетический строительный блок жизни.

«До этой работы ученые понятия не имели, какие уровни сульфидных анионов присутствовали в естественных водах на ранней Земле; теперь же нам это известно», — говорит Ранджан. «Это в корне меняет наши знания о древней Земле и оказывает непосредственное влияние на лабораторные исследования происхождения жизни».

Изучение ранней Земли

В 2015 году химики из Кембриджского университета во главе с Джоном Сазерлендом, который является соавтором настоящего исследования, обнаружили способ синтеза строительных блоков для РНК с использованием цианистого водорода, сероводорода и ультрафиолетового света — эти компоненты, как считается, были доступными на ранней Земле до появления первых форм жизни.

Вывод исследователей был убедителен: химические реакции, которые они проводили в лаборатории, преодолели давние химические проблемы, и обеспечили объяснение появления первых строительных блоков для жизни. Однако с точки зрения планетарной науки оставалось неясно, были ли такие ингредиенты достаточно многочисленны, чтобы появились первые живые организмы.

Вместо того, чтобы приближаться к загадке истоков жизни с точки зрения химии, Ранджан посмотрел на проблему с точки зрения существовавших условий на планете. Он пытался определить реальные условия, которые могли существовать на ранней Земле примерно в то время, когда появились первые организмы.

«Во время крупных вулканических извержений уровень концентрации сульфитных соединений был, вероятно, очень высок», — говорит Ранджан.

Новые результаты показывают, что сульфиты и бисульфиты — это новый класс молекул, который был широко доступен на ранней Земле. Химики приступают к испытанию их в лабораториях, для того, чтобы понять, могут ли они синтезировать из этих молекул строительные блоки жизни.

Более ранние эксперименты, проведенные коллегами Ранджана, показали, что сульфиты и бисульфиты, возможно, действительно способствовали образованию биомолекул. Группа произвела химические реакции синтеза рибонуклеотидов из сульфитов и бисульфитов по сравнению с гидросульфидом и обнаружила, что первые способны продуцировать рибонуклеотиды и родственные им молекулы в 10 раз быстрее, чем последние. Требуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить, что сульфидные анионы были действительно ингредиентами при возникновении первых форм жизни, но сейчас нет никаких сомнений в том, что эти молекулы были частью пребиотической среды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Этот сайт использует куки. Вы можете отказаться, если хотите Принять Прочитать больше

Живой космос cможет принять любую посещаемость благодаря кешированию WP Super Cache

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: