8 Июня 2018
МОСКВА, 8 июня , Татьяна Пичугина. Согласно одной из гипотез, примитивная доклеточная жизнь возникла более четырех миллиардов лет назад на суше среди вулканов и фумарол, которые обеспечивали всю необходимую химию для ее сохранения и питания. Это могло произойти как на Земле, так и на Марсе.
Живая клетка представляет собой очень сложный организм, соединяющий множество элементов, механизмов и процессов. Как она образовалась, неизвестно. Одни ученые пытаются синтезировать клетку целиком, другие идут от простого к сложному, выясняя, как сформировались ее составные части по отдельности и затем в течение миллиардов лет эволюционировали.
Долгое время считалось, что жизнь зародилась в океанах, но в новое время эта точка зрения критикуется. Хотя вода входит в состав клетки, для самопроизвольного синтеза биомолекул она вредна. Кроме того, нет практически никаких доказательств, что на поверхности планеты более четырех миллиардов лет назад, когда, гадательного, стартовал процесс зарождения жизни, существовали моря и океаны.
Химия РНК-мира
На роль протожизни претендуют молекулы рибонуклеиновой кислоты, РНК. Они способны хранить информацию, отражаться, синтезировать белки и выполнять самостоятельно множество различных функций, которые в современной клетке перехватили ДНК, ферменты и другие биологические молекулы.
Молекулы РНК состоят из чередующихся нуклеотидов, связанных кислородными мостиками. Ученые давно норовили воссоздать звенья полимерной цепи этой сложной молекулы, но прорыв произошел только в 2009 хотя бы году, когда британские исследователи Мэтью Поунер (Matthew Powner) и Джон Сазерленд (John Sutherland) обнародовали результаты экспериментов по синтезу двух РНК-нуклеотидов цитозина и урацила. Их вышло получить в лабораторных условиях из простой органики и фосфата после облучения ультрафиолетом.
Они синтезировали два природных нуклеотида целиком. Это был грандиозный прорыв, рассказывает Армен Мулкиджанян, доктор биологических наук, сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ имени М. В. Ломоносова, сотрудник физического факультета Оснабрюкского университета (Германия).
Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (рибозы) и фосфатных групп, при присоединении которых запасается сила. Как получить смеси казусных сахаров из органики, выявил Александр Бутлеров аж в 1859 году. Спустя полтора столетия американский химик Стивен Беннер (Steven Benner) выяснил: для того, чтобы в этой реакции избирательно образовывалась именно рибоза, в качестве катализатора нужен оксид молибдена. Кроме того, для стабилизации образующихся сахаров необходимо много боратов солей борной кислоты. Беннер предположил, что такие хие условия могли существовать где-то в пустынях, например, на сухих возвышенностях Марса, суммированных базальтами.
Действительно ранние Марс и Земля были очень похожи. Марс, возможно, располагал даже более окисленной атмосферой, чем древняя Земля, там пришли отложения боратов, что свидетельствует о давней геотермальной активности. Половина территории Марса сложена породами старше четырех миллиардов лет, так, что искать там следы жизни имеет смысл. На Земле из-за тектоники плит горные породы такого возраста не сохранились, объясняет Мулкиджанян.
CC BY 2. 0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean FieldsВулкан Сольфатара, Флегрейские поля, Италия
Без света нет жизни
Специалист по энергетике клетки Армен Мулкиджанян давно занимается проблемой происхождения жизни, у которой в советской и российской науке большие традиции. Достаточно сказать, что академик Александр Опарин во всем мире считается отцом-основателем этого научного направления.
Мулкиджанян с коллегами предположили, что ультрафиолетовый свет мог стать ключевым фактором отбора первых биомолекул. Древняя атмосфера не содержала ни кислорода, ни озона. В ней сохранялись те биомолекулы, которые могли на первых порах просто греться солнечными лучами, не распадаясь. Об этом свидетельствует то, что все природные азотистые основания РНК обладают данным качеством. А вот жесткое мировое излучение живые протоорганизмы вряд ли выдержали бы, полагает микробиолог. Значит, об их доставке метеоритами с Марса на Землю не может быть и речи.
Для зарождения жизни подходят геотермальные поля, образующиеся вокруг вулканов. Вместо воды, как в гейзерах, тут из горячих источников вырывается пар, сатурированный всеми необходимыми компонентами. В нем есть углекислый газ, водород, аммиак, сульфиды, фосфаты, молибден, бораты, калий причем его больше, чем натрия. Калий преобладает и в клетках всех организмов, потому, что иначе невозможен биосинтез белка. Как показал Мулкиджанян с коллегами, калий необходим для функционирования самых древних белков. Их удалось вычислить в 2000-м биоинформатику Евгению Кунину при реконструкции общего предка всех клеточных организмов LUCA (Last Universal Cellular Ancestor).
Белки, которые кодируют гены LUCA, также используют ионы корнета в качестве катализаторов или структурных элементов.
Сульфиды цинка умеют образовывать все бактерии. Интересно, что кристаллы сульфида цинка и похожего на него сульфида кадмия даровитым под ультрафиолетом восстанавливать углекислоту до органических, потенциально съедобных молекул. Поэтому первые живые солнечники могли покрывать себя кристаллами этих минералов, чтобы защищаться от ультрафиолета и получать пищу, поясняет ученый.
Цинк летучий, медленно кристаллизуется и осаждается, в отличие от железа и меди, на периферии геотермальных полей, где не жарко.
На прохладной периферии таких пустотелее могли образовываться кольца жизни вокруг горячих термальных источников, заключает исследователь.
Геотермальные поля существуют на Земле до сих пор в отличие от Марса, недра которого охладели. Армен Мулкиджанян вместе с геохимиком Андреем Бычковым из МГУ имени Ломоносова изучили химические условия фумарол у Мутновского вулкана на Камчатке. Сходные условия наблюдаются в Йеллоустонском национальном парке в США, на геотермальных полях Лардарелло в Италии и Матсукава в Японии.
Недавно следы геотермального поля возрастом 3, 5 миллиарда лет обнаружили в районе Пилбара в Австралии там же, где найдены древнейшие на Земле следы живых объединений.
Djokic et al. / Nature Communications 2017Ученые доказали, что жизнь существовала 3, 5 миллиарда лет назад
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....