Як насправді з’явилося перше життя на Землі: нова теорія вчених шокувала

Міжнародна група вчених представила революційну теорію «спочатку гелі», яка пояснює виникнення життя на ранній Землі. Згідно з дослідженням, перші біомолекули формувалися не у воді, а всередині захисної липкої маси.

Про це пише sciencealert.

Як зародилося життя на Землі: нова теорія

У новому науковому дослідженні міжнародна група вчених висунула припущення, що життя могло зародитися задовго до появи клітин — у грудці липкої речовини, яка трималася на поверхні каменя.

Автори вважають, що напівтверда гелеподібна матриця, схожа на бактеріальні біоплівки, які нині можна побачити на камінні, у водоймах чи навіть на нечищених зубах, могла створити оптимальні умови для появи життя — як на Землі, так і, ймовірно, на інших планетах.

Така «желейна» гіпотеза походження життя є доволі нетиповою, адже більшість теорій пов’язують перші органічні процеси саме з водним середовищем, а не з гелем. Водночас ці традиційні підходи мають складнощі з поясненням, як прості молекули, що, ймовірно, існували у первісних океанах Землі, змогли сформувати складні структури на зразок РНК чи ДНК без додаткових умов.

Гелеподібне середовище, на думку дослідників, могло б допомогти вирішити одразу кілька таких проблем.

Теорія про роль гелів у появі життя на Землі

«Хоча багато теорій зосереджені на функціях біомолекул і біополімерів, наша теорія натомість враховує роль гелів у походженні життя», — зазначає астробіолог з Університету Хіросіми Тоні Цзя.

За словами вченого та його колег, гель міг утримувати молекули й організовувати їх у достатньо стабільні структури, щоб подолати ключові бар’єри передбіотичної хімії.

Рання Земля була набагато суворішим середовищем, ніж сьогодні: її поверхні безперешкодно досягало потужне ультрафіолетове випромінювання, а температурні умови були екстремальними.

Дослідники припускають, що передбіотичні гелі могли слугувати захистом для крихких хімічних процесів життя ще до появи клітин із мембранами.

Відповідно до цієї теорії, вперше запропонованої 2005 року та розширеної нині, протоклітини не були початковим етапом виникнення життя, а стали результатом хімічної впорядкованості, що сформувалася у первісній липкій масі.

«Тут ми викладаємо підхід „спочатку гелі“, який передбачає, що раннє життя могло виникнути в гелевих матрицях, прикріплених до поверхонь. Такі передбіотичні гелі могли дозволити примітивним хімічним системам подолати ключові бар’єри передбіотичної хімії завдяки концентрації молекул, вибірковому утриманню, підвищенню ефективності реакцій і буферуванню середовища», — пишуть дослідники.

Перші прояви метаболізму

Згідно з гіпотезою, саме в таких гелях могли з’явитися перші прояви метаболізму, коли речовини почали обмінюватися електронами. Ультрафіолетове випромінювання, разом із видимим та інфрачервоним світлом, могло забезпечувати енергію для реакцій усередині гелю — подібно до того, як нині працює фотосинтез у рослин.

Крім того, гелі здатні концентрувати мономери, зокрема активовані нуклеотиди та амінокислоти, і вибірково взаємодіяти з різними хімічними речовинами.

Вологе, але не повністю рідке середовище гелевої матриці сприяє реакціям, які з’єднують мономери у полімери — складні молекули, подібні до тих, що входять до складу живих організмів, — на відміну від процесів розпаду на простіші компоненти.

Ця гіпотеза також розширює підходи до пошуку життя за межами Землі: у майбутніх космічних місіях об’єктом уваги можуть бути не лише конкретні хімічні речовини, а й гелеподібні структури.

До слова, вчені з Інституту Карнегі за допомогою штучного інтелекту виявили хімічні сліди життя у породах віком 3,3 млрд років, що відсуває відомі докази існування живих організмів на 1,6 млрд років назад. Використовуючи метод піроліз-газової хромато-мас-спектрометрії та машинне навчання, дослідники навчилися з точністю понад 90% розпізнавати «молекулярні примари» — деградовані біологічні сигнали, що збереглися попри мільярди років геологічних змін. Зокрема, вдалося ідентифікувати сліди фотосинтезу в зразках віком 2,52 млрд років, що на 800 млн років раніше за попередні оцінки.