Жизнь на Земле зародилась в «пробирке»: ученым удалось воссоздать ту самую среду (видео)

Фото: University of Bremen

Жизнь на нашей планете, вероятно, зародилась в теплых подводных «химических садах», богатых водородом и железом. В новом исследовании ученые смоделировали эту среду в пробирке и обнаружили нечто любопытное. Об этом пишет Science Alert.

Исследователи из Германии обнаружили, что архаичные формы жизни, обитающие сегодня в глубоком море, в действительности могли процветать в условиях первобытной Земли. Трудно представить, как жизнь зародилась на нашей планете.

В современных экосистемах жизнь настолько тесно переплетена сама с собой, что очень немногие существа живут непосредственно за счет земного сырья. Однако самой первой жизни на древней планете пришлось бы довольствоваться тем, что могла предложить минеральная среда. В самом начале пути на Земле было совсем мало кислорода и полностью отсутствовал фотосинтез. Исследования глубоководного океана также показывают, что некоторые глубоководные организмы все еще живут таким образом, выживая в гидротермальных источниках на глубинах, куда не проникает солнечный свет.

Раннюю Землю воссоздали в пробирке

По словам исследователей глубоководные микробы заимствуют электроны у водорода, выбрасываемого из земного ядра — таким образом они следуют древнему рецепту, более древнему, чем гены, используемые микробами для проведения, называемому ацетил-КоА-путем. Это единственный метод фиксации углерода — переработки неорганического углерода в органические соединения — который можно воссоздать без ферментов.

Впервые этот рецепт был написан в ранние годы существования Земли, когда морская вода содержала гораздо больше растворенного железа, чем сегодня. В ходе нового исследования группа под руководством геохимика Ванессы Хельмбрехт из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана в Германии попыталась проверить, насколько сильно это растворенное железо могло бы повлиять. Для этого ученые смоделировали древние условия океана в лабораторных условиях.

Древнее появление гидротермальных богатых сульфидом железа отложений в геологической летописи простирается до раннего архейского эона и демонстрирует ископаемые признаки, интерпретируемые как некоторые из древнейших признаков жизни на Земле. Впрочем, связи между абиотическим производством H2 в химических садах сульфида железа, имитирующих первичные гидротермальные системы, и ранней жизнью редки.

Микроб раскрывает тайны ранней жизни на Земле

В качестве объекта испытаний для своих стимуляций ученые использовали одноклеточный микроб из отряда архей (Methanocaldococcus jannaschii). Образец был впервые собран в гидротермальном источнике у западного побережья Мексики, где, используя путь ацетил-КоА, он полагается на углекислый газ и водород в качестве основных источников энергии.

Результаты указывают на то, что абиотический Н2 был потенциально важным донором электронов, а углекислый газ служил ключевым акцептором электронов для первых клеток. Анаэробные организмы, использующие H2-зависимый восстановительный путь ацетил-КоА для фиксации CO2, являются современными представителями, сохранившими следы первых метаболизмов.

В ходе экспериментов ученые поместили микроб в миниатюрную версию глубоководных гидротермальных источников, аккуратно заключенную в стеклянный флакон. Ученые впрыскивали сульфидную жидкость в воду, лишенную растворенного кислорода, в результате чего образовался черный осадок, который в течение 5-10 минут превратился в структуру дымохода.

При высоких температурах железо и сера в этом микрокосме образовали минералы сульфида железа макинавит (FeS) и грейгит (Fe3S4). Когда сульфид железа гидратируется, выделяется H2. Хотя M. jannaschii сильно отличалась от своего современного дома, она процветала в этой странной среде.

По словам Хельмбрехт, они с коллегами не ожидали никакого роста, однако заметили, что клетки микроба имели тенденцию распространяться прямо рядом с частицами макинавита, в обстановке, очень похожей на некоторые из самых ранних следов жизни, обнаруженных в ископаемых образцах. Авторы исследования считают что эти химические сады, вероятно, давали энергию первым микробам Земли.

В результате ученые пришли к выводу, что химические сады макинавита и грейгита являются потенциальными "инкубаторами жизни" — изначальными средами, которые, вероятно, могли бы поддерживать самую раннюю жизнь на Земле.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform