Ученые воссоздали древние химические реакции, которые могли дать начало жизни
Жизнь на Земле, вероятно, зародилась в теплых подводных «химических садах», богатых водородом и железом. Исследователи из Германии смоделировали эту среду в лабораторных условиях и обнаружили, что современные археи — древние микроорганизмы, обитающие в глубинах океана, — могут процветать в таких примитивных условиях.
Сегодня большинство организмов зависят от других живых существ, но первые формы жизни на безжизненной планете должны были полагаться только на минералы. Кислорода почти не было, фотосинтез еще не существовал. Некоторые современные глубоководные микробы до сих пор живут в подобных условиях, получая энергию из гидротермальных источников.
Эти микроорганизмы используют ацетил-КоА путь — древний метаболический процесс, который позволяет фиксировать углерод без участия ферментов. В раннем океане Земли было гораздо больше растворенного железа, и команда геохимиков из Мюнхенского университета решила проверить, как это влияло на зарождение жизни.
В эксперименте ученые использовали архею Methanocaldococcus jannaschii, собранную у гидротермального источника у побережья Мексики. Этот микроорганизм питается углекислым газом и водородом, что делает его идеальным объектом для изучения древних метаболических процессов.
Исследователи создали миниатюрную модель гидротермального источника в стеклянной пробирке, смешав сульфидный раствор с бескислородной водой. В результате образовался черный осадок, который за 5–10 минут сформировал структуру, напоминающую «черного курильщика». При высоких температурах железо и сера образовали минералы макинавит и грейгит, выделяющие водород.
Несмотря на непривычные условия, археи не только выжили, но и начали активно размножаться, демонстрируя экспоненциальный рост. Ученые заметили, что микроорганизмы скапливались рядом с частицами макинавита, что напоминает древние ископаемые следы жизни.
Это подтверждает гипотезу о том, что первые формы жизни могли возникнуть в подобных «химических садах» — богатых минералами и энергией средах.
«Наше исследование показывает, что такие условия могли стать колыбелью жизни, обеспечивая непрерывную эволюцию первых клеток», — заключают авторы.
Результаты работы в журнале Nature Ecology & Evolution.