Глибоководні гідротермальні джерела давно вважаються одним із найперспективніших місць, де могло зародитися перше життя на Землі. Але нова наукова робота називає цю версію «вкрай малоймовірною» та пропонує повернутися до старої ідеї — озер і мілких водойм. Якщо запитати, де могло виникнути перше життя на нашій планеті, найчастіше почуємо одну з двох історій.
Перша переносить нас у теплу водойму на поверхні молодої Землі, де концентрувалися різні мінерали та органічні сполуки.
Друга — значно екзотичніша. Майже чотири мільярди років тому на дні океану існували гідротермальні джерела, які викидали гарячі, багаті на водень рідини. Саме там, за популярною гіпотезою, могли виникнути перші хімічні системи, що зрештою перетворилися на життя.
Проте геохімік Бенджамін Тутоло з Університету Калгарі вважає, що з цією красивою історією є серйозна проблема. На його думку, гідротермальні джерела могли бути зовсім не тим місцем, де зародилося життя. Свою позицію науковець виклав у рецензованій статті в журналі PNAS.
Теорія, яка стала майже частиною попкультури
Гіпотеза про походження життя біля гідротермальних джерел настільки популярна, що для багатьох уже здається майже встановленим фактом.
І в цьому, на думку Тутоло, криється одна з проблем. Коли в 1970-х роках вчені вперше побачили гідротермальні джерела на дні океану, вони були вражені: у цілковитій темряві, під величезним тиском і за надзвичайно складних умов там існували цілі екосистеми.
Здавалося логічним припустити: якщо життя здатне процвітати в такому екстремальному середовищі сьогодні, можливо, саме подібне місце стало його колискою мільярди років тому. Особливого розголосу ця ідея набула після відкриття у 2000 році гідротермального поля Lost City біля Серединно-Атлантичного хребта.
Його високі карбонатні структури, тепле середовище та багаті на водень рідини дуже добре вписувалися в картину потенційної «хімічної лабораторії» для виникнення життя. Але згодом з’ясувалося, що реальна хімія таких систем може бути зовсім іншою.
Давній океан виявився не таким, як у теоріях
За словами Тутоло, багато старих моделей спиралися на припущення про хімічний склад давніх океанів і гідротермальних джерел, які сьогодні вже не виглядають переконливими.
Наприклад, деякі сценарії походження життя біля лужних джерел передбачають важливу роль сульфідних мінералів. Але сучасні дані вказують, що лужні гідротермальні рідини, породи, через які вони проходять, і давні океани могли бути значно біднішими на сірку, ніж припускали прихильники таких моделей.
Є й інша проблема — кислотність.
В одній із найвідоміших версій передбачається, що різниця між лужною рідиною джерел і океанською водою створювала своєрідну природну «хімічну батарею». Градієнт протонів міг забезпечувати енергію для реакцій, які поступово вели до складнішої хімії та, зрештою, до життя.
Але Тутоло стверджує, що за температури й тиску безпосередньо в глибоководних джерелах ця різниця може бути набагато меншою, ніж передбачали старі моделі. Цікаві показники лужності, які отримували під час аналізу рідин на поверхні, могли змінюватися після охолодження та виходу з умов високого тиску. Якщо ці припущення справді неправильні, фундаментальна частина сценарію просто перестає працювати.
То де шукати початок життя?
Тут на сцену знову виходять звичайні водойми. Тутоло вважає, що випаровувані озера та ставки могли бути більш придатним середовищем для зародження перших складних молекулярних систем. У таких водоймах вода поступово випаровується, а розчинені речовини концентруються. Це могло створювати умови для хімічних реакцій, необхідних для появи складніших сполук.
Дослідження вже показували, що за певних умов у подібних середовищах можуть формуватися компоненти, пов’язані з РНК, білками та ліпідами — трьома ключовими класами молекул, без яких сучасне життя важко уявити. Втім, і ця версія далека від остаточного доказу. Сам Тутоло визнає, що сценарій із озерами також має чимало невирішених питань.
І це може змінити пошуки життя в космосі
Найцікавіший наслідок дискусії стосується не лише Землі. Якщо гідротермальні джерела справді виявляться менш придатними для зародження життя, це може вплинути на те, де саме вчені шукатимуть ознаки життя на інших світах.
Глибоководні джерела часто розглядають як перспективні середовища на Марсі або крижаних супутниках із підповерхневими океанами. Але якщо життя потребує умов, подібних до тих, що могли існувати у випаровуваних озерах, увага може зміститися до поверхневих водойм стародавніх планет і супутників.
І тут є хороша новина: такі водойми не є унікальними для Землі. Теоретично вони могли існувати й на інших небесних тілах. Нова робота не дає остаточної відповіді на головну загадку — як нежива хімія перетворилася на перше життя.
Але вона нагадує про важливу річ: популярна наукова теорія ще не стає фактом лише тому, що її повторюють десятиліттями. Можливо, перша сторінка історії життя на Землі була написана не в темряві океанського дна, а значно ближче до поверхні — у маленькій водоймі, яка мільярди років тому поступово висихала під молодим Сонцем.