Три конкурирующие теории происхождения жизни на Земле могут сочетаться друг с другом Фото из открытых источников
Из всех вопросов, на которые наука пытается ответить, одним из самых важных может быть вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле. Основные компоненты жизни возникли на Земле или среди звезд?
Хотя существует множество теорий, все они разделяют некоторые основные предположения о том, что существует четыре основных компонента жизни, и их, вероятно, не было, когда Земля впервые образовалась из шара горячей пыли, газа и магмы 4,6 миллиарда лет назад.
Три ведущие теории таковы: жизнь возникла из основных газов и элементов ранних бассейнов и морей Земли, метеориты доставили на Землю живые существа, а метеориты доставили только основные химические компоненты жизни, но не саму жизнь.
Эксперты в области астробиологии и аналитической химии рассказали, что наиболее вероятным объяснением является комбинация первой и третьей теорий.
Они считают, что основные строительные блоки жизни были доставлены из космоса метеоритами и дали начало жизни в первозданном бульоне озер и мелких морей ранней Земли.
Три основные теории происхождения жизни расходятся в главном вопросе: откуда именно взялись эти вещества и как они начали процесс, который закончился тем, что Земля была полностью покрыта жизнью, от морского дна до горных вершин?
Неудивительно, что на этот вопрос также сложно ответить.
И, по мнению исследователей, посвятивших свою жизнь изучению основ химии жизни, ответ, вероятно, включает в себя сочетание этих объяснений.
Теория «первичного супа», впервые предложенная многими астрономами в 1920-х годах, предполагает, что химические строительные блоки жизни сформировались в бассейнах или океанах ранней Земли из основных газов и металлов.
Некоторые огромные источники энергии, такие как удар молнии, вызвали образование аминокислот — строительных блоков белков.
Теория панспермии может показаться надуманной по сравнению с ней: инопланетные микробы пришли из космоса и размножились здесь, на Земле. Но учёным пришла в голову эта идея только потому, что никакая другая теория, похоже, не объясняла происхождение жизни.
Третья теория называется псевдопанспермией и находится где-то между двумя другими.
Это похоже на панспермию, но предполагает, что на Землю с метеоритом или кометой упали только основные строительные блоки жизни, а не настоящие живые существа. Эти молекулы нашли дом в ранних морях, где дали начало белкам и, в конечном итоге, одноклеточным существам.
Итак, каков ответ?
Эксперты в основном сходятся во мнении, что не существует достаточного количества доказательств, чтобы с уверенностью предпочесть одну теорию другой.
«Все живые системы включают в себя молекулы и химические реакции. Молекулы жизни на Земле включают пептиды/белки и нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК). Независимо от того, были ли эти молекулы созданы здесь или где-то еще, реакции, которые приводят к их образованию – основная химия – будут одинаковыми», - сказал профессор Р. Грэм Кукс из Университете Пердью (США).
В 2022 году Кукс и его коллеги представили доказательства того, что строительные блоки жизни могли возникнуть в результате сочетания псевдопанспермии и первичного супа.
Метеориты врезались в отложившиеся аминокислоты и другие молекулы, включая воду, в древние океаны Земли, где они спонтанно собирались в небольшие белки, называемые
пептидами.
«Хотя у меня нет никаких оснований для твердых взглядов на то, где произошла химия, я знаю это из лабораторных реакций: в крошечных каплях воды аминокислоты быстро собираются в пептиды без необходимости каких-либо других реагентов или катализаторов», — сказал Кукс.
«Это дает основание предположить, что аминокислоты, доставленные в древний океан через метеориты (процесс, который продолжается и сегодня), присутствовали в древних морских брызгах и обязательно образовывали пептиды», — добавил он.
«Но, учитывая жидкие водные моря планетарных тел, таких как Энцелад, спутник Сатурна, а также присутствие там аминокислот, там тоже ожидается такая же химия образования пептидов», — продолжил Кукс.
Объяснение Кукса сочетает в себе уверенность в лабораторных результатах с неуверенностью в том, действительно ли на Земле все происходило так, как в лаборатории.
Ясухиро Оба из Университета Хоккайдо, пришел к другим выводам, но он разделяет такое же чувство неуверенности.
Несмотря на работу его команды, подтверждающую теорию псевдопанспермии, он признал наличие ряда проблем с этой идеей.
«Самым важным является то, что ни одна жизнь никогда не была создана из более простых компонентов, таких как аминокислоты и нуклеиновые основания», — сказал Оба.
Другими словами, создание аминокислот в лабораторных условиях, имитирующих раннюю Землю, — это одно. Но совсем другое — дать начало реальным живым существам.
«Хотя некоторые функциональные молекулы, такие как ДНК, РНК и пептиды, были синтезированы в лабораториях химии пребиотиков, условия синтеза в лаборатории всегда далеки от реальной среды на ранней Земле», — отметил Оба.
Еще более досадно то, что ученые не могут знать, какой была «реальная среда» на ранней Земле, пояснил он.
Вместо этого команда Оба создала в лаборатории холодный безвоздушный вакуум, чтобы имитировать условия космоса. А в 2019 году они обнаружили, что основные органические молекулы могут образовываться в космосе.
Эти молекулы, называемые нуклеосомами, соединяются с фосфатами и сахарами, образуя нуклеотиды, из которых строится ДНК, поэтому они далеки от реальных живых существ. Тем не менее, они необходимы для жизни.
«Наши результаты показывают, что процессы, которые мы воспроизвели, могут привести к образованию молекулярных предшественников жизни», — сказал тогда Оба. «Результаты могут улучшить наше понимание ранних стадий химической эволюции в космосе».
Они также обнаружили, что аминокислоты могут образовываться в условиях космоса.
Но указывают ли данные его команды на то, что псевдопанспермия более вероятна, чем первичный суп?
«Я не могу сказать, что лучше или нет», — сказал Оба. «Если простая жизнь создается в лабораториях из простых молекул, обнаруженных во внеземных материалах, мы можем сказать, что так называемая теория псевдопанспермии может сыграть свою роль. Заметьте, я не исключаю никаких возможностей возникновения жизни на Земле. Жизнь могла возникнуть не только благодаря теории псевдопанспермии, но и благодаря теории первичного супа».
Другие ученые уже давно разделяют эту неуверенность в отношении двух теорий, что привело их к выдвижению третьей.
«Гипотеза панспермии была предложена потому, что никакие другие теории не могли объяснить возникновение жизни», — сказал Оба.
Панспермия гораздо проще. Предполагается, что жизнь пришла из космоса на Землю.
Эта теория возникла даже раньше, чем первобытный суп. Сванте Аррениус предложил ее в 1903 году, но ее долгое время отвергали как лженауку из-за отсутствия доказательств.
«В современной формулировке эта гипотеза предполагает три стадии», — пояснил Юко Кавагуши из Японского исследовательского центра планетарных исследований. «Побег (с планеты), транзит (через межпланетное пространство) и приземление (на планету-получатель)».
Пока что «транзит» — единственное доказательство, которое собрали ученые. Но они все равно пополняют кучу.
Команда Оба нашла доказательства наличия азотистых оснований в метеорите, что некоторые эксперты восприняли как подтверждение теории панспермии.
Однако другие исследования предоставляют более прямые доказательства.
Кавагути и ее команда опубликовали в 2020 году исследование в Frontiers of Microbiology, показывающее, что бактерии, находящиеся в космосе в течение трех лет, могут выжить.
Основываясь на образцах, взятых в течение трехлетнего периода, исследователи предсказали, что бактерии могут выжить в суровых условиях космоса в течение двух-восьми лет - возможно, достаточно долго для короткого путешествия на Землю.
В последующем исследовании Кавагути и ее коллеги показали, что мутации ДНК, накопленные бактериями в космосе, аналогичны мутациям тех же бактерий на Земле.
Другими словами, полет в космическом вакууме, казалось, причинил микроорганизмам не больше вреда, чем сидение на Земле.
«Даже таким ученым, как мы, до сих пор не ясно, когда, где и как зародилась первая жизнь», — сказал Оба.
Но одно можно сказать наверняка, сказал он: компоненты жизни существовали на Земле до того, как появилась жизнь.
«Источник таких компонентов может быть разнообразным: из космоса и/или из первобытного супа. Будущие обширные исследования происхождения жизни на Земле должны дать ответ на эти экстремальные вопросы», - считают ученые.
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/162889-tri-konkuriruyushchie-teorii-proiskhozhdeniya-zhizni-na-zemle-mogut-sochetatsya-drug-s-drugom
Обозрение "Terra & Comp".
