Технології та наука Життя на Землі зародилося у "пробірці": вченим вдалося відтворити те саме середовище (відео)
Життя на нашій планеті, ймовірно, зародилося в теплих підводних "хімічних садах", багатих воднем і залізом. У новому дослідженні вчені змоделювали це середовище в пробірці й виявили щось цікаве.
Related video
Про це пише Science Alert.
Дослідники з Німеччини виявили, що архаїчні форми життя, які мешкають сьогодні в глибокому морі, насправді могли процвітати в умовах первісної Землі. Важко уявити, як життя зародилося на нашій планеті.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
У сучасних екосистемах життя настільки тісно переплетене саме із собою, що далеко не всі істоти живуть безпосередньо за рахунок земної сировини. Однак найпершому життю на стародавній планеті довелося б задовольнятися тим, що могло запропонувати мінеральне середовище. На самому початку шляху на Землі було зовсім мало кисню і повністю був відсутній фотосинтез. Дослідження глибоководного океану також показують, що деякі глибоководні організми все ще живуть таким чином, виживаючи в гідротермальних джерелах на глибинах, куди не проникає сонячне світло.
Ранню Землю відтворили в пробірці
За словами дослідників, глибоководні мікроби запозичують електрони у водню, що викидається із земного ядра — у такий спосіб вони слідують давнім рецептом, давнішим за гени, що використовуються мікробами для проведення, що називається ацетил-КоА-шляхом. Це єдиний метод фіксації вуглецю — переробки неорганічного вуглецю в органічні сполуки — який можна відтворити без ферментів.
Уперше цей рецепт був написаний у ранні роки існування Землі, коли морська вода містила набагато більше розчиненого заліза, ніж сьогодні. Під час нового дослідження група під керівництвом геохіміка Ванесси Хельмбрехт з Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана в Німеччині спробувала перевірити, наскільки сильно це розчинене залізо могло б вплинути. Для цього вчені змоделювали стародавні умови океану в лабораторних умовах.
Давня поява гідротермальних багатих на сульфід заліза відкладень у геологічному літописі простягається до раннього архейського еона і демонструє викопні ознаки, інтерпретовані як деякі з найдавніших ознак життя на Землі. Утім, зв'язки між абіотичним виробництвом H2 у хімічних садах сульфіду заліза, що імітують первинні гідротермальні системи, і раннім життям рідкісні.
Мікроб розкриває таємниці раннього життя на Землі
Як об'єкт випробувань для своїх стимуляцій вчені використовували одноклітинний мікроб із загону архей (Methanocaldococcus jannaschii). Зразок було вперше зібрано в гідротермальному джерелі біля західного узбережжя Мексики, де, використовуючи шлях ацетил-КоА, він покладається на вуглекислий газ і водень як основні джерела енергії.
Результати вказують на те, що абіотичний Н2 був потенційно важливим донором електронів, а вуглекислий газ слугував ключовим акцептором електронів для перших клітин. Анаеробні організми, що використовують H2-залежний відновлювальний шлях ацетил-КоА для фіксації CO2, є сучасними представниками, які зберегли сліди перших метаболізмів.
Під час експериментів учені помістили мікроб у мініатюрну версію глибоководних гідротермальних джерел, акуратно укладену в скляний флакон. Вчені впорскували сульфідну рідину у воду, позбавлену розчиненого кисню, в результаті чого утворився чорний осад, який протягом 5-10 хвилин перетворився на структуру димоходу.
За високих температур залізо і сірка в цьому мікрокосмі утворили мінерали сульфіду заліза макінавіт (FeS) і грейгіт (Fe3S4). Коли сульфід заліза гідратується, виділяється H2. Хоча M. jannaschii сильно відрізнялася від свого сучасного дому, вона процвітала в цьому дивному середовищі.
За словами Хельмбрехт, вони з колегами не очікували жодного зростання, проте помітили, що клітини мікроба мали тенденцію поширюватися прямо поруч із частинками макінавіту, в обставинах, дуже схожих на деякі з найбільш ранніх слідів життя, виявлених у викопних зразках. Автори дослідження вважають, що ці хімічні сади, ймовірно, давали енергію першим мікробам Землі.
У результаті вчені дійшли висновку, що хімічні сади макінавіту і грейгіту є потенційними "інкубаторами життя" — початковими середовищами, які, ймовірно, могли б підтримувати найбільш раннє життя на Землі.
Раніше Фокус писав про те, як з'явилося життя на Землі: вчені вважають, що наблизилися до відповіді.