Согласно историческим документам, Чарльз Дарвин никогда не был полностью уверен в том, как зародилась жизнь. Он предполагал, что жизнь могла быть сформирована спонтанно в «теплом водоеме», обладающем надлежащим химическим составом. При отсутствии лучшего объяснения человечество в течение двух последних столетий пользовалось этой теорией.
Тем не менее, существует несколько альтернативных гипотез происхождения жизни, доказательство одной из которых представила недавно команда ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Биркбека (Лондонского университета). В ходе проведенного исследования ученым удалось воссоздать условия, в которых могла зародиться «искра» жизни, и, по их мнению, это произошло в глубинных гидротермальных источниках.
В опубликованном журналом Nature Ecology & Evolution исследовании команда ученых рассказала об успешном создании протобионтов в щелочной воде, близкой по составу к морской. Другими словами, они доказали возможность того, что жизнь могла спонтанно развиться в находящихся на дне океана гидротермальных источниках, где в результате высоких температур химические элементы перемешиваются и вступают в реакции друг с другом. А это идет вразрез с теорией Дарвина и других ученых, считающих, что жизнь зародилась в мелких водоемах.
Стоит отметить, что все предыдущие эксперименты по выращиванию протобионтов– процессу, который считается ключевым этапом в развитии клеточной жизни – в подобной среде не достигли успеха. Однако, судя по результатам нового исследования, высокая температура и щелочная среда могут быть не только допустимыми, но и необходимыми для зарождения жизни.
«Существует несколько конкурирующих теорий относительно того, где и каким образом появилась жизнь. Подводные гидротермальные источники являются одним из наиболее вероятных мест для возникновения жизни – и наши исследования добавили веса этой теории при помощи важных экспериментальных доказательств», — рассказал ведущий автор исследования, профессор UCL Ник Лейн (Nick Lane).
Глубоко на дне океанов существуют источники, в которых морская вода взаимодействует с минералами твердой литосферы планеты – реакция, в результате которой образуется горячая, щелочная (с высоким уровнем pH) среда, содержащая водород. В ходе этого процесса между водородом и углекислым газом происходят химические реакции, формирующие чрезвычайно сложные органические соединения. Некоторые из древнейших окаменевших останков, обнаруженные командой UCL, произошли именно в таких подводных источниках.
Ученые достигли большого прогресса в экспериментах по воссозданию первых химических процессов, в ходе которых могли развиться примитивные клеточные образования. Создание протоклеток является очень важным этапом, поскольку их можно рассматривать в качестве примитивной формы клетки, состоящей из двухслойной мембраны, окружающей водный раствор – клетки, имеющей четкие границы и внутреннее содержимое.
Эксперименты по созданию протобионтов из существующих в природе простых молекул (в частности, жирных кислот) ранее успешно проходили в холодной пресной воде, но только при соблюдении очень строго контролируемых условий, тогда как эксперименты в условиях гидротермальных источников до недавних пор не удавались.
Еще один автор работы, доктор Шин Джордан (Dr Sean Jordan) (UCL Genetics, Evolution & Environment), рассказал, что он и его коллеги обнаружили недостаток в предыдущих опытах:
«Все другие эксперименты использовали небольшое количество видов молекул, главным образом, жирные кислоты одинакового размера, тогда как в природной среде встречается огромное разнообразие молекул».
В своем исследовании команда ученых попыталась создать протобионты при помощи различных, не используемых ранее жирных кислот и жирных спиртов. В ходе эксперимента было обнаружено, что для формирования протобионта молекулам с длинными водородными цепочками требуется высокая температура, а щелочной раствор помогает зародившимся пузырькам сохранять электрический заряд.
Впервые в истории ученым удалось создать самособирающиеся протоклетки в среде, аналогичной среде гидротермальных источников. Таким образом, был сделан вывод, что высокая температура, щелочность и соль не препятствуют формированию протобионтов, а, наоборот, благоприятствуют ему.
«В ходе экспериментов мы создали один из необходимых компонентов жизни в условиях, более приближенных к древней среде, нежели многие другие лабораторные исследования», — рассказывает Джордан.
«Нам все еще неизвестно, где впервые возникла жизнь, но наша работа демонстрирует, что нельзя исключать теорию глубоководных гидротермальных источников».
Что интересно — такие источники существуют не только не Земле.
«В ходе космических миссий были найдены подтверждения того, что в морях ледяных спутников Юпитера и Сатурна также могли присутствовать подобные гидротермальные источники. Хотя доказательств существования жизни на этих спутниках нет, если мы хотим обнаружить жизнь на других планетах или спутниках, подобные исследования могут помочь понять, где нужно искать», — рассказывает Лейн.
Несмотря на то, что все идеи происхождения жизни носят теоретический характер, необходимо учитывать еще одну важную вещь – размер. Теория Дарвина предполагает, что жизнь зародилась миллионы лет назад, когда планета была покрыта океанами, в предорганическом иле, находящемся в мелкой дождевой луже. Лейн же считает, что жизнь, скорее всего, началась в источниках, находящихся на дне гигантских океанов, покрывающих большую часть нашей планеты.
Еще более масштабную гипотезу предлагают астробиологи – по их мнению, жизнь появилась на Марсе и попала на Землю с астероидом. Если и это не удовлетворяет ваше воображение, можно обратиться к теории Ника Бострома (Nick Bostrom), который заявляет, что все мы – лишь биты информации в гигантской компьютерной симуляции.