Учені виявили «ключові органічні молекули» в стародавніх вентиляційних трубах

Вчені Університету Ньюкасла за підтримки Ради з досліджень природного навколишнього середовища Великобританії досліджують таємницю появи життя на Землі понад 3,5 мільярда років тому.

Вони досліджували перетворення інертних геологічних матеріалів у перші живі системи. Їх експерименти включали поєднання водню, бікарбонату та багатого залізом магнетиту в умовах, подібних до м’яких гідротермальних джерел. У результаті цього процесу утворився ряд органічних молекул, зокрема жирних кислот із 18 атомами вуглецю.

Опубліковані в журналі Communications Earth&Environment їхні висновки потенційно показують, як деякі ключові молекули, необхідні для створення життя, виготовляються з неорганічних хімікатів, що є важливим для розуміння ключового етапу формування життя на Землі мільярди років тому. Їхні результати можуть дати вірогідний генезис органічних молекул, які утворюють стародавні клітинні мембрани, які, можливо, були вибірково обрані ранніми біохімічними процесами на первісній Землі.

Жирні кислоти на ранніх стадіях життя

Жирні кислоти — це довгі органічні молекули, які мають ділянки, які як притягують, так і відштовхують воду, які автоматично утворюють у воді схожі на клітини відсіки, і саме ці типи молекул могли створити перші клітинні мембрани. Проте, незважаючи на їхню важливість, було неясно, звідки ці жирні кислоти взялися на ранніх стадіях життя. Одна з ідей полягає в тому, що вони могли утворитися в гідротермальних джерелах, де гаряча вода, змішана з багатими на водень рідинами, що надходять із підводних джерел, змішана з морською водою, що містить CO₂.

Група відтворила важливі аспекти хімічного середовища, виявлені в океанах ранньої Землі, і змішування гарячої лужної води з певних типів гідротермальних джерел у їхній лабораторії. Вони виявили, що коли гарячі рідини, багаті воднем, змішували з водою, багатою вуглекислим газом, у присутності мінералів на основі заліза, які були присутні на ранній Землі, це створювало типи молекул, необхідні для формування примітивних клітинних мембран.

Провідний автор, д-р Грем Первіс, провів дослідження в Університеті Ньюкасла і зараз є науковим співробітником у Даремському університеті.

Він сказав: «Центральним елементом зародження життя є клітинні компартменти, вирішальні для ізоляції внутрішньої хімії від зовнішнього середовища. Ці відсіки відіграли важливу роль у стимулюванні реакцій, що підтримують життя, концентруючи хімічні речовини та полегшуючи виробництво енергії, потенційно слугуючи наріжним каменем найперших моментів життя.

Результати свідчать про те, що конвергенція багатих воднем флюїдів із лужних гідротермальних джерел із водами, багатими на бікарбонати, на мінералах на основі заліза могла призвести до утворення рудиментарних мембран ранніх клітин на самому початку життя. Цей процес міг породити різноманітність типів мембран, деякі потенційно слугували колискою життя, коли життя лише зародилося. Крім того, цей трансформаційний процес міг сприяти утворенню специфічних кислот, які містяться в елементному складі метеоритів».

Головний дослідник доктор Джон Теллінг, викладач біогеохімії в Школі природничих наук про навколишнє середовище, додав:

«Ми вважаємо, що це дослідження може стати першим кроком у тому, як зародилося життя на нашій планеті. Зараз у нашій лабораторії тривають дослідження щодо визначення другого ключового кроку; як ці органічні молекули, які спочатку «прилипли» до мінеральних поверхонь, можуть підніматися, утворюючи сферичні клітинні компартменти, обмежені мембраною; перші потенційні «протоклітини», які сформували перше клітинне життя».

Інтригуюче те, що дослідники також припускають, що мембраноутворюючі реакції, схожі на реакції, все ще можуть відбуватися в океанах під поверхнею крижаних супутників у нашій Сонячній системі сьогодні. Це підвищує ймовірність альтернативного походження життя в цих далеких світах.