Как ученые воссоздали условия для зарождения жизни на Земле? 🌊✨

Как родилась жизнь: Химические реакции в «химических садах» 🌍

Споры о том, как именно на нашей планете появилось жизнь, продолжаются уже не одно столетие. 🤔 Однако новая работа исследователей из Германии открывает захватывающие перспективы понимания этого сложного процесса. По версии ученых, жизнь появилась в теплых подводных «химических садах», насыщенных водородом и железом. Позвольте рассказать подробнее о том, что же они узнали!

Всё это происходит на фоне того, что современные экосистемы настолько сложны, что многие организмы зависят от существующих связей в природе. В далеком прошлом, когда жизнь только начинала свою историю, ситуация была другую: кислорода практически не было, а фотосинтез — это не было привычным методом получения энергии. Живые организмы существовали в глубинах океана, черпая энергию от гидротермальных источников, где солнечный свет не мог их достигнуть.

Путь к жизни: как это работает? 🔬

Глубоководные микробы заимствуют электроны у водорода, выделяющегося из ядра Земли, применяя древний метод удерживания углерода, известный как путь ацетил-КоА. Это уникальный способ преобразования неорганического углерода в органические соединения, и он может быть создан без необходимости в ферментах.

Но как же все это связано с железом, которым были насыщены древние океаны? Группа исследователей под руководством геохимика Ванессы Хельмбрехт из Мюнхенского университета решила воспроизвести условия тех давних времен в лабораторных экспериментах. 💡

Исследование, которое бросает свет на прошлое 🔍

В своей исследовательской статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые проводят насчет древних гидротермальных отложений, богатых сульфидом железа, которые относятся к раннему архейскому эону (4-3.6 миллиарда лет назад). Этот период в геологической истории отмечен находками ископаемых, которые могут быть первыми следами жизни на Земле. Тем не менее, конкретные связи между абиотическим производством водорода в химических садах и ранней жизнью уже трудно установить.

Для лабораторных симуляций был выбран одноклеточный микроб Methanocaldococcus jannaschii, который когда-то был собран в гидротермальном источнике у мексиканского побережья. Этот микроб использует углекислый газ и водород как главный источник энергии.

Эксперименты: что же произошло в пробирке? 🧪

В рамках эксперимента ученые заключили микроб M. jannaschii в миниатюрную версию глубоководного гидротермального источника, аккуратно помещенную в стеклянный сосуд. Внутрь этого сосуда впрыснули сульфидную жидкость в воду, бедную растворенным кислородом, что способствовало образованию черного осадка, который за считанные минуты приобрел форму дымохода.

При повышенных температурах в этом «микромире» образовались минералы сульфидов железа: макинавит (FeS) и грейгит (Fe3S4). Эти минералы, взаимодействуя с водой, выделяют водород. Самое интересное, что M. jannaschii, несмотря на несоответствующие условия проживания, чувствовал себя в этой необычной среде весьма комфортно.

«Мы ожидали лишь скромного роста, поскольку не добавляли в эксперимент никаких дополнительных питательных веществ, витаминов или следов металлов», — рассказывает Ванесса Хельмбрехт. Судя по всему, ожидания не оправдались — археи показали экспоненциальный рост!

Клетки M. jannaschii стали образовывать скопления рядом с частицами макинавита, в условиях, схожих с самыми ранними следами жизни на Земле. Это открытие свидетельствует о том, что такие химические сады могли питать первых микробов на нашей планете. 🌿

Новые горизонты исследований 🔭

Изучение M. jannaschii указывает на возможное происхождение процесса метаболизма ацетил-КоА в условиях, крайне ограниченных по энергии, что могло создать первые клетки в рамках возникновения жизни на Земле.

«Наше исследование подчеркивает важность химических садов, таких как макинавит и грейгит, как потенциальных инкубаторов жизни, среды, которая могла бы поддерживать эволюцию первых клеток, использующих метаболизм», — заключают авторы исследования. 🧬

Эти захватывающие находки не только открывают новые горизонты для исследований в области происхождения жизни, но и вызывают множество вопросов о том, как жизнь на Земле смогла адаптироваться и развиться в условиях, совершенно отличающихся от современных. Мы только начинаем понимать, как сложные системы и простые химические реакции могли бы привести к возникновению жизни на Земле — и это открытие определенно стоит дальнейшего изучения!

Что вы об этом думаете? 🤔 Напишите в комментариях! Возможность понимания происхождения жизни — это, безусловно, один из самых захватывающих вопросов человечества. Заключение этого исследовательского проекта — это только начало!