RW Space

Впервые в лабораторных условиях ученые воспроизвели модель формирования жизни глубоко под водой 4 миллиарда лет назад. Результаты нового исследования дают представление о том, как зародилась жизнь на Земле и в каких неизведанных уголках космического пространства мы могли бы ее искать.

Астробиолог Лори Бардж и ее команда из Лаборатории реактивного движения NASA работают над распознаванием жизни на других планетах, изучая происхождение жизни здесь, на Земле. Их исследования направлены на то, как строительные блоки жизни образуются в гидротермальных жерлах на дне океана.

Чтобы воссоздать гидротермальные жерла в лаборатории, команда создала имитацию морского дна, наполнив мензурки смесями, которые имитируют первозданный океан Земли. Эти лабораторные океаны действуют как питомники для аминокислот, органических соединений, которые необходимы для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Подобно кубикам Lego, аминокислоты строятся друг на друге, образуя белки, которые образуют все живое.

«Понимание того, как далеко вы можете продвинуться только с органическими веществами и минералами к получению настоящей клетки невероятно важно для разгадки тайны возникновения жизни», — отметил Бардж, ведущий исследователь и первый автор нового исследования, опубликованного в журнале «Известия» Национальной академии наук. «Кроме того, изучение влияния таких факторов, как атмосфера, океан и минералы в гидротермальных отверстиях, поможет понять, насколько вероятно, происхождение жизни на другой планете».

Обнаруженные вокруг морского дна трещины, гидротермальные жерла — это места, где образуются естественные выбросы, выделяющие жидкость, нагретую под земной корой. Когда эти выбросы взаимодействуют с морской водой вокруг них, они создают среду, которая постоянно меняется, что необходимо для развития и изменения жизни. Эта темная, теплая среда, питаемая химической энергией от Земли, может быть ключом к тому, как жизнь может сформироваться в мирах, находящихся дальше нашей солнечной системы, вдали от солнечного тепла.

В своих экспериментах Баржа и Флорес использовали ингредиенты, которые должны были быть в раннем океане Земли. Они объединили воду, минералы и «предшественники» молекул пирувата и аммиака, которые необходимы для начала образования аминокислот. Они проверили свою гипотезу, нагревая раствор до 158 градусов по Фаренгейту (70 градусов по Цельсию) (температура гидротермального отверстия) и корректировали pH, чтобы имитировать щелочную среду. Они также удалили кислород из смеси, потому что, в отличие от сегодняшнего дня, на ранней Земле было очень мало кислорода в океане. Команда дополнительно использовала минеральную гидроокись железа, или «зеленую ржавчину», которая была в изобилии на ранней Земле.

Зеленая ржавчина реагировала с небольшим количеством кислорода, который группа впрыскивала в раствор, производя аминокислоту аланин и лактат альфа-гидроксикислоты. Альфа-гидроксикислоты являются побочными продуктами аминокислотных реакций, но некоторые ученые предполагают, что они тоже могут объединяться, образуя более сложные органические молекулы, которые могут привести к жизни.

«Мы показали, что в геологических условиях, похожих на раннюю Землю и, возможно, на условия других планет, мы можем образовывать аминокислоты и альфа-гидроксикислоты из простой реакции в мягких условиях, которые могут существовать на морском дне», — сказала Бардж.

Создание учеными аминокислот и альфа-оксикислот в лаборатории является кульминацией девяти лет исследований происхождения жизни. В прошлых исследованиях выяснялось, находятся ли подходящие компоненты для жизни в гидротермальных жерлах, и сколько энергии могут генерировать эти жерла (достаточно для питания лампочки). Но это новое исследование впервые доказывает возможность органической реакции в гидротермальной среде. Баржа и ее команда продолжат изучать эти реакции в ожидании нахождения большего количества ингредиентов для жизни и создания более сложных молекул. Шаг за шагом они планируют дойти до самого верха жизненной цепочки. но продвигается вверх по цепочке жизни.

Это направление исследований крайне ввиду того, что ученые изучают миры в нашей Солнечной системе и за ее пределами, в которых могут существовать обитаемые среды. Например, луна Юпитера Европа и луна Сатурна Энцелад могут иметь гидротермальные жерла в своих океанах под ледяной корой, а следовательно там возможно существование подобных условий и создание условий для зарождения жизни.