Близько 4 мільярдів років тому Земля була досить незатишним місцем. Тут не було кисню. Тут постійно вивергалися вулкани і падали астероїди. І не було жодних ознак життя навіть у найпростіших формах. Але саме в цей неспокійний період на Землі з'явилися певні умови. Які, як це не дивно, дозволили виникнути першим організмам на планеті.
Як виникло життя на Землі?
Але що ж викликало цей критичний поворотний момент? Як живі організми з "явилися в такому неспокійному світі? І які були хімічні реакції, які створили перші амінокислоти, білки та інші будівельні блоки життя? Ось деякі з питань, які десятиліттями ставили собі дослідники. Вони намагалися з'ясувати витоки виникнення життя на Землі.
Вчені з Массачусетського технологічного інституту і Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики визначили ключові інгредієнти, які були присутні на Землі у великих концентраціях приблизно в ті часи, коли з'явилися перші організми.
Дослідники виявили, що клас молекул, названих сульфідними аніонами, міг бути досить поширений в озерах і річках стародавньої Землі. Вони підрахували, що 3,9 мільярда років тому вулкани викидали в атмосферу величезні кількості двоокису сірки. Які зрештою розчинялися у воді у вигляді сульфідних аніонів. Зокрема сульфітів і бісульфітів. Ймовірно, ці молекули могли накопичуватися на мілководдях озер і річок.
«Ми виявили, що в мілководних озерах ці молекули були невід'ємною частиною навколишнього середовища», - говорить дослідник Сукрит Ранджан.
«Зараз ми намагаємося з'ясувати, чи є виявлені молекули невід'ємною частиною процесу виникнення життя».
Попередня робота Ранджана і його колег передбачає, що сульфідні аніони прискорили б хімічні реакції, необхідні для перетворення найпростіших пребіотичних молекул в РНК, генетичний будівельний блок життя.
"До цієї роботи вчені поняття не мали, які рівні сульфідних аніонів були присутні в природних водах на ранній Землі. Тепер же нам це відомо ", - говорить Ранджан.
"Це докорінно змінює наші знання про стародавню Землю. І безпосередньо впливає на лабораторні дослідження походження життя ".
Вивчення ранньої Землі
У 2015 році хіміки з Кембриджського університету на чолі з Джоном Сазерлендом виявили цікавий спосіб синтезу будівельних блоків для РНК. Для цього використовували ціаністий водень, сірководень і ультрафіолетове світло. Ці компоненти, як вважається, були доступними на ранній Землі до появи перших форм життя.
Висновок дослідників був переконливий. Хімічні реакції, які вони проводили в лабораторії, подолали давні хімічні проблеми. І забезпечували пояснення появи перших будівельних блоків для життя. Однак з точки зору планетарної науки залишалося неясно, чи були такі інгредієнти досить численні? Вистачило б їх для того, щоб з'явилися перші живі організми?
Замість того, щоб наближатися до загадки витоків життя з точки зору хімії, Ранджан подивився на проблему з точки зору існуючих умов на планеті. Він намагався визначити реальні умови, які могли існувати на ранній Землі. Приблизно в той час, коли з'явилися перші організми.
«Під час великих вулканічних вивержень рівень концентрації сульфітних сполук був, ймовірно, дуже високий», - говорить Ранджан.
Нові результати показують, що сульфіти і бісульфіти - це новий клас молекул, який був широко доступний на ранній Землі. Хіміки починають випробовувати їх у лабораторіях. Це потрібно для того, щоб зрозуміти, чи можуть вони синтезувати з цих молекул будівельні блоки життя.
Більш ранні експерименти, проведені колегами Ранджана, показали, що сульфіти і бісульфіти, можливо, дійсно сприяли утворенню біомолекул.Група справила хімічні реакції синтезу рібонуклеотидів із сульфітів і бісульфітів порівняно з гідросульфідом. І виявила, що перші здатні продукувати рібонуклеотиди і родинні їм молекули в 10 разів швидше, ніж останні.
Безсумнівно, потрібні додаткові дослідження. Вони повинні підтвердити, що сульфідні аніони були дійсно інгредієнтами при виникненні перших форм життя. Але вже зараз немає ніяких сумнівів в тому, що ці молекули були частиною пребіотичної середовища.
