Пруд Дарвина: профессор МГУ объяснил, почему жизнь зародилась на суше

9 Октября 2017

МОСКВА, 9 октября Российский биолог и австралийский геолог рассказали о новых неожиданных открытиях, которые заставили ученых вернуться к классическим дарвиновским идеям о зарождении жизни в теплом мелком пруду на суше, а не в водах первичного титана Земли, и объяснили, где лучше искать ее за пределами нашей планеты.

Достаточно долгое время ученые считали, что жизнь на Земле зародилась примерно 3, 5 миллиарда лет назад в первичном океане Земли, в окрестностях вулканов и геотермальных ресурсов, так называемых черных курильщиков, или их менее пылких собратьев белых курильщиков. Подобные представления, в силу большого количества доказательств их правоты, почти не подвергались сомнениям.

Армен Мулкиджанян, лектор МГУ имени М. В. Ломоносова и университета Оснабрюка в Германии, и Мартин ван Кранендонк, геолог и директор Астробиологического института Австралии, рассказали на всероссийском фестивале Наука 0+, проходившем в стенах МГУ на прошлой недельке, о нескольких последних открытиях, которые пошатнули эти отображения и заставили ученых вернуться к идее, которую озвучил еще сам Чарльз Дарвин более чем 150 лет назад.

Мир вулканов и ультрафиолета

Абсолютно вся жизнь на Земле есть из трех биологических полимеров ДНК, хранилища информации, РНК, играющей роль ее переносчика, и белков, способных ускорять реакции в миллионы раз. Очевидно, что все они не могли появиться одновременно, и мы уже почти столетие пытаемся диагностировать, какие молекулы появились самый первыми и как выглядела первая жизнь, начал свой рассказ Мулкиджанян.

Исследования последних лет, как отмечает ученый, конкретного показывают, что первыми появились молекулы РНК. Они, в отличие от ДНК, сохраняют химическую активность и способны ускорять другие реакции, а также, в отличие от белков, могут играть роль переносчика информации и собирать как копии самих себя, так и другие молекулы.

По этой причине сегодня господствующей теорией зарождения жизни является гипотеза так называемого мира РНК, в соответствии с которой изначально жизнь полностью была из универсальных РНК-молекул, способных исполнять сразу все функции, и лишь потом появились узкоспециализированные белки и ДНК.

На Западе эти идеи стали популярны лишь в 1980-х годах, тогда как сама концепция данная еще в 1957 году академиком Андреем Белозерским. Андрей Николаевич и его соратники открыли рибосомальную РНК, и это открытие заставило их осознать, что она не кодирует информацию, а участвует в сборе белков. Этого хватило для того, чтобы Белозерский понял, что вся жизнь могла быть из РНК в прошлом, продолжает Мулкиджанян.

Эта дерзкая гипотеза, как отмечает микробиолог, нашла свое подтверждение в последующие десятилетия за последние годы ученые создали червонцы молекул РНК, способных переснимать себя и исполнять другие задачи, которые обычно осуществляют обезьяна северных леса, а также прототипы простых протоклеток на их базе. Поэтому сегодня никто не сомневается в том, что жизнь началась именно в мире РНК, но пока ученые спорят, как и, где он возник.

Что же общего между тремя главными молекулами жизни, а также сахарами и жирами? При их образовании, при слиянии одиночных звеньев полимерных цепей всегда выделяется вода. Как это связано с зарождением жизни? Это очень важное свойство живых существ, на которое мы обратили внимание лишь недавно. Оно означает, что для самопроизвольного появления длинных цепей, РНК, ДНК, белков, жиров и сахаров нужно постоянно убирать эту воду, чтобы эти молекулы не распадались. Наши клетки растрачивают на это огромное количество энергии, подчеркивает ученый.

Это порождает один из самых сложных и почти необъяснимых финоменов в биологии и в изучении истории возникновения жизни. С одной стороны, вода нужна для существования жизни и химических реакций в клетках, а с другой стороны ее большие количества будут мешать образованию первых сложных молекул, что сделает невозможным самопроизвольное строительство будущих кирпичиков жизни.

Сегодня среди геологов очень популярна идея о том, что жизнь могла возникнуть на дне океана, у геотермальных источников, выбрасывающих серьёзное количество нутриентов и способных приносить жизнь энергией даже в полной темноте. У этой идеи есть две проблемы: там всегда очень мокро и эту лишнюю воду нельзя оттуда удалить, а во-вторых, там очень темно. Наличие света, как оказалось, является важнейшим фактором в появлении жизни. Поэтому мы считаем, что эта парадигма ошибочна, заметил профессор МГУ.

Космический слепой часовщик

Ошибочность этой теории, по словам Мулкиджаняна, была недавно раскрыта опытами, в рамках которых российские ученые и их зарубежные коллеги попытались отразить рождение букв РНК и ДНК относительно просто обтяпанных органических молекул, получить которые, как неожиданно оказалось, очень сложно.

Сегодня этот вопрос почему-то рассматривается очень поверхностно многие наши коллеги просто отворачиваются от него, не пытаясь объяснить то, как возникают эти молекулы. Грубо говоря, они просто пропускают такого родый этап эволюции жизни, отворачиваюсь от него и не объясняя, как эти вещества могли возникнуть на дне океана и как они постепенно начали затрудняться и накапливаться в достаточных количествах, продолжает ученый.

Эти вещества, как считает Мулкиджанян, возникли в ходе выразительной химической эволюции неудачные и нестабильные молекулы распадались, а более стабильные постепенно скапливались в среде и продолжали затрудняться.

Роль дарвиновского слепого часовщика, проводившего этот отбор и постепенно собиравшего эти основы жизни, по словам биолога, брали на себя две вещи ультрафиолетовое излучение Солнца и та среда, в которой находились будущие кирпичики жизни.

В пользу этого говорит несколько факторов. Во-первых, как отмечает биолог, все молекулы РНК и ДНК, а также отдельные их звенья уникальным образом реагируют на облучение ультрафиолетом, очень быстро избавляясь от энергии, которую им передает поглощенный квант света, преобразуя ее в тепло. Это, как отмечает исследователь, заметно сокращает вероятность такого, что возбужденная молекула распадется на части. Ни обезьяна северных леса, ни другие азотистые основания таким свойством не обладают.

Во-вторых, жизнь, судя по особенностям химического состава всех живых ячеек и предположительным свойствам предка всех живых организмов, вычисленных генетическим путем, зародилась не в морской воде, а в очень необычной среде, у которой отличался не только синтетический состав, но и главный компонент. Растворителем в ней выступал формамид соединение аммиака и метана, сходное по своим свойствам на воду, но кипящее при более высоких температурах.

Первые примитивные формы жизни имели тот же химический состав, что и среда, в которой они жили, так как у них еще не было белков, способных откачивать ненужные элементы во внешнюю среду и не пускать их назад. Поэтому можно сказать, что первые клетки жили в особой жидкости, где было много калия, бора, фосфора, ионов переходных рубидиев и почти не содержалось элемента. Все это исключает замечательная возможность того, что жизнь возникла в морской воде, объясняет профессор.

Где такие водоемы, аналогов которым сегодня нет, могли встречаться на ранней Земле? Ответ на этот вопрос недавно нашли Мартин ван Кранендонк и его коллеги, проводящие уже два десятилетия раскопки в местечке под названием Пилбара на северо-западе Австралии, где залегают древнейшие горные породы планеты, сформировавшиеся 3, 5 миллиарда лет назад.

Вулканическая люлька жизни

Этот регион, как давно считал сам я и мои коллеги, представлял собой мелководное дно первичного океана Земли, где в то время находился один из самых мощных очагов вулканизма на планете и где, как мы думали, обитали первые организмы на Земле. Три года назад мы нашли здесь породы, не похожие ни на, что другое, полностью перевернувшие это представление, заметил австралийский ученый.

По его словам, это открытие было совершено абсолютно случайно. Однажды, почему он и его аспирантка Тара Джокич прогуливались по зоне раскопок, она обратила внимание на странные горные породы, бывшие из множества перемежающихся темных и светлых слоев, объединенных в волнистые структуры, содержащие множество пузырьков.

Раньше мы считали, что Пилбара представляла в то время отверстие супервулкана, покрытое морской водой, периодически то исчезавшей, то появлявшейся внутри него, и эти полосы мы считали следами этого процесса испарения и появления воды. Два не один месяца назад, будучи проездом в Новой Зеландии, я узнал, чем они являются, и это осознание сделало источники в национальном парке Оракеи Корако моим самым любимым местом на Земле, продолжает Кранендонк.

В окрестностях этих гейзеров Кранендонк и его коллеги нашли абсолютно такие же горные породы, так называемые гейзериты, как и в Пилбаре. Эти отложения, как оказалось, формируются на дне вулканических озер и рек, чьи воды питаются выбросами гейзеров и содержат в себе огромное количество микробов, питающихся различными химическими веществами, которые содержатся в этих водоемах.

Вода в этих реках и озерах, как вспоминает геолог, больше похожа на густой суп, чем на обычную воду, и в данном супе содержится множество пузырьков газоплазменный, выбрасываемых микробами. Еще большее удивление ожидало геологов тогда, когда они открыли следы бора, калия, металла и многих других элементов, содержащихся в живых клетках и отсутствующих в морской воде.

Все это, как считает Кранендонк, указывает на то, что именно вулканические озера а не черные курильщики или другие геотермальные источники на дне океана были люлькой жизни. Это, в свою очередь, говорит о том, что Дарвин был прав: жизнь действительно возникла в теплом мелком пруду.

Уже сейчас можно сказать, что Дарвин действительно опередил время, но я, как ученый, не удержусь и покритикую его: жизнь не просто возникла в теплом пруду, а в нескольких прудах, и в них истины не только аммиак и органика, но и бор. Соответственно, мы можем опустить Дарвину только 97 из 100, шутит геолог.

Подобные открытия, как отмечает ученый, имеют огромное значение для поиска следов внеземной жизни. Уже сейчас можно говорить, что три главных кандидата на роль ее прибежища Европа, Энцелад и Титан, спутники Юпитера и Сатурна, вряд ли являются обитаемыми. Единственной обитаемой планетой Солнечной системы, помимо Земли, мог быть Марс, где найдены и следы гейзеров, и жидкая вода, и залежи бора и молибдена.

Мы уже могли бы найти следы жизни на Марсе. Марсоход Спирит в последние дни своей работы случайно открыл отложения необычных лилейных пород, аналогичные тем, которые образуются от выбросов источников в присутствии бактерий. Если бы я был Илоном Маском или имел миллиард долларов, я бы отправил миссию именно туда, заключает ученый.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Пруд Дарвина: профессор МГУ объяснил, почему жизнь зародилась на суше

комментарии (0)

Другие интересные новости

Михалков назвал ММКФ неангажированным в отличие от других фестивалей