Життя на Землі могло зародитися в невеликих лужних озерах

Вчені з Вашингтонського університету проаналізували хімічний склад кількох канадських лужних озер та з’ясували, що у таких екосистемах могло зародитися життя. Через кліматичні умови в озері Ласт-Ченс накопичуються фосфати, необхідні для будівництва РНК та ДНК, а висока концентрація лугів допомагає накопичувати в товщі води вуглець, азот та інші речовини, без яких не обійтися живим організмам.

За припущенням Чарлза Дарвіна, життя на нашій планеті могло виникнути випадково в «маленькому теплому ставку» близько чотирьох мільярдів років тому. Але щоб молекули з неорганічних перетворилися на органічні, потрібні специфічні умови — надто висока концентрація фосфатів, солей фосфорних кислот. Ці речовини є основою клітинної мембрани, синтезу амінокислот, і навіть РНК і ДНК — ключових молекул реального життя.

Теоретично цю проблему вирішили у 2019 році, коли запропонували на роль «теплого ставка» лужні озера — водойми із високим вмістом солей. Тоді вчені з’ясували, що природні умови можуть створити концентрацію фосфатів, що в мільйон разів перевищує нормальну.

Тепер дослідники вирішили знайти та вивчити подібне середовище. Стаття вийшла у журналі Communications Earth & Environment.

Вчені обрали озеро Ласт-Ченс (Last Chance Lake) у канадській провінції Британська Колумбія — з 1990-х його вказували як найнасиченіше природними фосфатами озеро. Глибина Ласт-Ченс менша за півметра, вона знаходиться на базальтових породах, рівень води непостійний — водоймища живляться переважно опадами та підземними стоками. Вчені тричі з 2021 по 2022 рік брали проби з цього озера — найлужніший період був у вересні.

З’ясувалося, що цикли накопичення фосфору та карбонату натрію у неглибоких озерах ранньої Землі справді могли забезпечити умови зародження життя. Фосфати допомагали водоймам накопичувати вуглець, азот та сірку, а також вуглекислий газ та вулканічні сульфіди, необхідні для вуглецевого метаболізму.

«Це дослідження доповнює зростаючу кількість доказів того, що содові озера, що випаровуються, являють собою середовища, що відповідають вимогам хімії походження життя, накопичуючи ключові інгредієнти у високих концентраціях», — зазначив співавтор дослідження Девід Кетлінг.

Вчені також порівняли хімічний склад Ласт-Ченс із сусіднім озером Гуденаф (Goodenough Lake), де ціанобактерії фіксують азот із повітря. Гуденаф глибший, а вода в ньому не така каламутна і солона — ціанобактерії споживають фосфати, не даючи їм скупчитися. Вода в Ласт-Ченс, навпаки, настільки солона, що заважає розвитку організмів — там мешкає зовсім небагато водоростей. І це робить водоймище аналогом для ще неживої Землі.

Нові результати можуть допомогти дослідникам якісніше відтворювати в лабораторіях умови ранньої Землі або інших небесних тіл, потенційно придатних для розвитку життя, наприклад підлідний океан на Енцеладі, супутнику Сатурна. Можливо, на ранньому Марсі могли існувати озера, подібні до лужного Ласт-Ченс.