Перша життя на Землі могло зародитися в калюжах і ставках, а не в океанах

Нове дослідження Массачусетськоготехнологічного інституту показало, що стародавні ставки (або великі калюжі) могли забезпечити сприятливе середовище для розведення перших форм життя на Землі - саме ставки, а не океани, як вважали раніше. За словами вчених, неглибокі водойми, глибиною близько 10 сантиметрів, могли містити високу концентрацію того, що, на думку вчених, було ключовим інгредієнтом для появи життя на Землі: азот.

Як з'явилося життя на Землі?

У дрібних водойму азот у формі азотистих оксидівмали б хороші шанси накопичуватися в кількості, достатній для реакції з іншими сполуками і створення перших живих організмів. В набагато глибших океанах азоту було б важче встановити значну присутність, катализирующее життя.

«Наше спільне послання полягає в тому, що якщови думаєте, що походження життя вимагало фіксованого азоту, як думають багато хто, тоді життя було б вкрай важко зародитися в океані », говорить провідний автор Сукре Ранджан, постдок відділення наук про Землю, атмосфері і планетології при Массачусетського технологічного інституту. «Їй було б набагато простіше з'явитися в ставку».

Ранджан і його колеги опублікували результати своєї роботи в журналі journal Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

До речі, якщо вам цікаво, як проходили дослідження появи життя на Землі - рекомендуємо наш лонгрід в шести частинах:

Частина перша: як зробити клітку?

Частина друга: розкол в рядах вчених

Частина третя: в пошуках першого репликатора

Частина четверта: енергія протонів

Частина п'ята: так як же все-таки створити клітину?

Частина шоста: велике об'єднання

розірвати зв'язок

Якщо примітивне життя дійсно виникла вВнаслідок ключовий реакції за участю азоту, припускають вчені, це могло статися двома способами. Перша гіпотеза включає глибокий океан, де азот у формі азотистих оксидів міг реагувати з вуглекислим газом, що виділяється з гідротермальних джерел, з утворенням перших молекулярних будівельних блоків життя.

Друга гіпотеза про походження життя, заснованана азоті, включає РНК - рибонуклеїнової кислоту, або молекулу, яка допомагає кодувати нашу генетичну інформацію. У своїй примітивній формі РНК, ймовірно, була вільно плаваючою молекулою. Деякі вчені вважають, що при контакті з азотистими оксидами РНК могла хімічно сформувати першу молекулярну ланцюжок життя. Цей процес освіти РНК міг статися або в океанах, або в дрібних озерах і ставках.

Азотні оксиди, ймовірно, відкладалися вводоймах, включаючи океани і ставки, як залишки розпаду азоту в атмосфері Землі. Атмосферний азот складається з двох молекул азоту, пов'язаних сильної потрійним зв'язком, яку може зруйнувати тільки надзвичайно енергетично потужний подія - блискавка.

«Блискавка схожа на вибух дуже потужної бомби»,каже Ранджан. «Вона виробляє достатньо енергії, щоб розірвати цю потрійну зв'язок в нашому атмосферному газоподібному азоті і зробити азотисті оксиди, які потім можуть потрапити у водойми».

Вчені вважають, що в ранній атмосфері моглобути досить блискавок, щоб зробити достаток азотних оксидів, що сприяють зародженню життя в океані. Ранджан каже, що вчені припускали, що запас азотовмісних оксидів був відносно стабільним після потрапляння сполук в океани.

Однак в новому дослідженні він виділяє двізначних «зливних воронки» - тобто, ефекти, які могли знищити значну частину азотистих оксидів, особливо в океанах. Він і його колеги переглянули наукову літературу і виявили, що азотисті оксиди у воді можуть руйнуватися при взаємодії з ультрафіолетовим світлом сонця, а також з розчиненим залізом, що виділяється з примітивних океанічних порід.

Ранджан каже, що як ультрафіолетовевипромінювання, так і розчинене залізо могли зруйнувати значну частину азотних оксидів в океані, відправляючи з'єднання назад в атмосферу у вигляді газоподібного азоту.

«Ми показали, що якщо ви будете враховувати цідві нові воронки, про які ніхто не думав раніше, концентрація азотних оксидів в океані знизиться в 1000 разів у порівнянні з тим, що люди розраховували раніше », говорить Ранджан.

«Побудувати собор»

Якщо говорити про океан, ультрафіолетове світло ірозчинене залізо зробили б азотсодержащие оксиди набагато менш доступними для синтезу живих організмів. Однак в дрібних водоймах у житті був би кращий шанс утриматися «на плаву». Частково тому, що у ставків набагато менший обсяг, в якому буде розчинятися вміст. В результаті, азотні оксиди накопичувалися б до набагато більш високих концентрацій в ставках. Будь-які «воронки» - ультрафіолетове світло і розчинене залізо - надали б менший вплив на загальну концентрацію сполуки.

Ранджан каже, що чим дрібніше ставок, тим більша ймовірність того, що азотисті оксиди будуть взаємодіяти з іншими молекулами, зокрема РНК, для каталізу перших живих організмів.

«Такі ставки могли бути глибиною 10-100 сантиметрів з площею поверхні в десятки квадратних метрів або більше», говорить Ранджан.

Може здатися, що це калюжа, а не водойму - алев цьому і сенс: в більш глибокої середовищі азотисті оксиди були б просто занадто розбавлені, що виключало б будь-залучення в хімію походження життя. За оцінками інших груп, близько 3,9 мільярда років тому, незадовго до появи перших ознак життя на Землі, у всьому світі, можливо, було близько 500 квадратних кілометрів дрібних водойм і ставків.

«Це дуже мало в порівнянні з тією кількістю озер, які ми маємо сьогодні», говорить Ранджан. «Тим не менше, для початку життя цього цілком достатньо».

Дискусія про те, виникло життя в ставках або в океанах, триває, але Ранджан вважає, що нове дослідження представляє переконливі докази на користь перших.

А як вам здається? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.