Според една хипотеза, примитивен предлюкурен живот е възникнал преди повече от четири милиарда години на сушата сред вулкани и фумароли, които осигуряват цялата необходима химия за неговото запазване и хранене. Това можеше да се случи както на Земята, така и на Марс.
Живата клетка е много сложен организъм, който съчетава много елементи, механизми и процеси. Как се е образувало, не се знае. Някои учени се опитват да синтезират клетка като цяло, други преминават от прости в сложни, като измислят как съставните й части са се формирали отделно и след това са се развили за милиарди години.
Дълго време се смяташе, че животът води началото си в океаните, но наскоро тази гледна точка беше подложена на критика. Въпреки че водата е част от клетката, тя е вредна за спонтанния синтез на биомолекули. Освен това няма доказателства, че моретата и океаните са съществували на повърхността на планетата преди повече от четири милиарда години, когато, по презумпция, започва процесът на възникване на живота.
Химия на света на РНК
Ролята на протоживота се претендира от молекули рибонуклеинова киселина, РНК. Те са в състояние да съхраняват информация, да възпроизвеждат, синтезират протеини и независимо да изпълняват много различни функции, които в съвременна клетка са поели ДНК, ензими и други биологични молекули.
РНК молекулите са изградени от редуващи се нуклеотиди, свързани чрез кислородни мостове. Учените отдавна се опитват да пресъздадат връзките на полимерната верига на тази сложна молекула, но пробивът дойде едва през 2009 г., когато британските изследователи Матю Паунер и Джон Съдърланд публикуват резултатите от експериментите върху синтеза на два нуклеотида на РНК - цитозин и урацил. Те са получени в лабораторни условия от обикновена органична материя и фосфат след ултравиолетово облъчване.
„Те синтезираха изцяло два естествени нуклеотида. Това беше огромен пробив ", - казва РИА Новости Армен Мулкиджанян, доктор по биологични науки, служител на Научноизследователския институт по физическа и химическа биология А. Н. Белозерски, Московски държавен университет" Ломоносов ", служител на катедрата по физика на университета в Оснабрук (Германия).
Промоционално видео:
Нуклеотидът се състои от азотна основа, захар (рибоза) и фосфатни групи, когато са прикрепени към които се съхранява енергия. Александър Бутлеров показа как да се получат смеси от сложни захари от органична материя през 1859г. Век и половина по-късно американският химик Стивън Бенер открил, че за да може тази реакция селективно да образува рибоза, е необходим молибденов оксид като катализатор. Освен това за стабилизиране на получените захари са необходими много борати - соли на борна киселина. Бенер теоретизира, че такива химически условия могат да съществуват някъде в пустини, като сухите, базалтови височини на Марс.
„Всъщност ранният Марс и Земята бяха много сходни. Марс може да е имал дори по-окислена атмосфера от древната Земя и там са открити боратни отлагания, което предполага дългогодишна геотермална активност. Половината от територията на Марс е съставена от скали, по-стари от четири милиарда години, така че има смисъл да се търсят следи от живот там. Поради тектониката на плочите скалите на тази епоха не са оцелели на Земята “, обяснява Мулкиджанян.
Вулкан Солфатара, Флеграйски полета, Италия / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean Field.
Няма живот без светлина
Специалистът по клетъчна енергия Армен Мулкиджанян отдавна се занимава с проблема за произхода на живота, който има вечни традиции в съветската и руската наука. Достатъчно е да се каже, че академик Александър Опарин е смятан за основател на това научно направление в цял свят.
Мулкиджанян и колегите му предположиха, че ултравиолетовата светлина може да бъде ключов фактор при избора на първите биомолекули. Древната атмосфера не съдържаше нито кислород, нито озон. Той запазва онези биомолекули, които в началото могат просто да се нагряват от слънчевите лъчи, без да се разлагат. Това се доказва от факта, че всички естествени азотни основи на РНК имат това свойство. Но живите протоорганизми едва ли биха издържали на тежката космическа радиация, смята биологът. Това означава, че не може да възникне въпрос за доставката им от метеорити от Марс до Земята.
Геотермалните полета, които се образуват около вулкани, са подходящи за произхода на живота. Вместо вода, както в гейзерите, изтича пара от горещите извори, наситени с всички необходими компоненти. Съдържа въглероден диоксид, водород, амоняк, сулфиди, фосфати, молибден, борати, калий - и има повече от него, отколкото натрий. Калият също преобладава в клетките на всички организми, защото в противен случай биосинтезата на протеина е невъзможна. Както показаха Мулкиджанян и колегите му, калият е от съществено значение за функционирането на най-древните протеини. Биоинформатиката Евгений Кунин успя да ги изчисли през 2000 г. по време на реконструкцията на общия прародител на всички клетъчни организми - LUCA (Последен универсален клетъчен прародител).
Протеините, които кодират LUCA гените, също използват цинкови йони като катализатори или градивни елементи.
„Цинковите сулфиди могат да образуват всички бактерии. Интересно е, че кристалите на цинков сулфид и подобен кадмиев сулфид са способни да редуцират въглеродния диоксид под ултравиолетова светлина до органични, потенциално „ядливи“молекули. Следователно, първите живи организми биха могли да се покрият с кристали от тези минерали, за да се предпазят от ултравиолетово лъчение и да получат храна”, обяснява ученият.
Цинкът е летлив, бавно кристализира и се утаява, за разлика от желязото и медта, в периферията на геотермалните полета, където не е горещо.
„В прохладната периферия на такива полета около„ горещи термални извори “биха могли да се образуват„ пръстени на живота “, заключава изследователят.
Геотермалните полета все още съществуват на Земята - за разлика от Марс, вътрешността на който се е охладила. Армен Мулкиджанян, заедно с геохимик Андрей Бичков от Московския държавен университет „Ломоносов“, изследва химичните условия на фумаролите в близост до вулкана Мутновски в Камчатка. Подобни условия се наблюдават в Националния парк Йелоустоун в САЩ, в геотермалните полета Лардарело в Италия и Мацукава в Япония.
Наскоро следи от геотермално поле на 3,5 милиарда години бяха открити в района на Пилбара в Австралия, същото място, където са открити най-старите следи от живи общности на Земята.
Татяна Пичугина
