То, как первые органические соединения научились создавать копии самих себя и тем самым заложили основу для репродуктивной жизни, остается, пожалуй, самой большой тайной для современной науки. На этот вопрос пытаются ответить химия, биология, геология и даже астрономия, но для каждого из аспектов явления жизни нужно добыть массу самых разнообразных сведений. Какой химический процесс привел к превращению неживой природы в живые организмы? Он произошел в одном месте или случился повсеместно? Где зародилась жизнь — в верхних слоях океана или на дне, близ геотермальных источников?
Совместный труд ученых — залог успеха
Исследование, недавно в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), приблизило мировую науку к тому, чтобы получить ответы на эти вопросы. Статья, подготовленная исследователями из Института астрономии им. Макса Планка, Германия, а также из Университета Макмастера, Онтарио, сочетает в себе существующие биологические, астрономические, геологические и химические модели, позволяя составить прогнозы того, как и когда на Земле зародилась жизнь.
Новое исследование лишний раз подтверждает две наиболее популярные на сегодняшний день теории относительно возникновения жизни на нашей планете. Во?первых, исходные «строительные блоки» для формирования живых организмов на молодой Земле попросту отсутствовали и попали на планету вместе с метеоритами, которые падали на нее достаточно часто — формирование Солнечной системы по меркам космоса на тот момент завершилось лишь недавно, и метеоритная активность в ней была все еще очень велика. Вторую гипотезу ученые прозвали «маленький теплый пруд». Суть в том, что метеориты, воздействуя на небольшие водоемы с теплой или горячей водой, в конечном итоге создали самовоспроизводящиеся молекулы РНК — первые образцы органической жизни.
Маленький теплый пруд на сегодняшней Земле: тропа Bumpass Hell в Национальном парке вулканов Lassen в Калифорнии. Именно так выглядели водоемы, в которых зародилась жизнь
Одной из самых удивительных деталей нового исследования, объединяющего в себе достижения ученых из столь разных сфер науки, является то, что жизнь, по их мнению, зародилась невероятно рано. Это произошло тогда, когда Земля только-только охладилась до того состояния, что на ней могли существовать стабильные и неглубокие водоемы с подогретой водой. Для сравнения, все предыдущие исследования предполагают, что за каких-то полмиллиарда лет жизнь на молодой Земле попросту не могла укорениться и тем более начать развиваться.
«Чтобы узнать происхождение жизни, нам нужно понять, как выглядела Земля миллиарды лет назад», — говорит Томас Хеннинг из Института астрономии им. Макса Планка. «Как показывает наше исследование, астрономия в данном случае является важной частью ответа на этот вопрос. Некоторые детали формирования Солнечной системы напрямую повлияли на возникновение жизни на нашей планете».
Жизнь на Землю пришла из космоса
К сожалению, точный химический процесс, послуживший катализатором, пока неизвестен. Впрочем, ученые подозревают, что теплые и периодически подсыхающие водоемы создали идеальные условия для белковой жизни. Нуклеобазы — азотистые основания, которые являются белковыми строительными блоками нуклеиновых кислот, включая РНК и ДНК, и которые по сей день находят в метеоритах, благодаря последним попадали в воду по всему миру. Видимо, в какой-то момент их концентрация стала достаточной, чтобы РНК получила ресурсы для самовоспроизведения.
Схематичное изображение факторов, влияющих на «теплые пруды» и содержащиеся в них химикаты в периоды «влажной» и «сухой» фаз цикла: попадание частиц межпланетной пыли, высыхание, повторное осаждение, гидролиз более сложных молекул до базовых органических «строительных блоков»
Если новая модель верна, то это исследование играет огромную и очень важную роль для всей современной науки. Это первый в истории случай, когда разрозненные модели из разных областей науки объединили в одну для изучения абиогенеза, в результате сформировав удивительно цельную картину того, как на нашей планете появилась жизнь. Она также дарит астрономам и космобиологам надежду: если метеориты привели к появлению жизни на нашей планете, то и в других системах небесные тела, входящие в «зону Златовласки», также могут стать колыбелью жизни — пускай она и будет отличаться от привычной нам. Оказалось, что самые древние процессы формирования звездной системы и распределение химических элементов по огромной, заполненной космической пылью области вокруг молодой звезды играют ключевую роль для понимания того, как жизнь могла появиться на отдельно взятом куске остывающего камня и нигде больше (по крайней мере, согласно последним данным — реальная картина может проясниться со временем и оказаться еще интереснее).
На этом деятельность ученых лишь начинается. Следующим шагом станет проведение экспериментов для проверки теоретической части модели. Если ученым и в самом деле удастся воспроизвести процессы абиогенеза, то человек в прямом смысле уподобится Богу и, наконец, получит ответ на самый главный вопрос всей его жизни.
