Главная теория происхождения жизни у подводных источников оказалась под сомнением
Одна из самых популярных гипотез происхождения жизни на Земле может оказаться менее вероятной, чем считалось ранее. Геохимик Бенджамин Тутоло из Университета Калгари представил исследование, согласно которому теория появления первых живых организмов возле щелочных гидротермальных источников на дне океана основана на предположениях, которые не соответствуют современным данным о химии древней Земли.
По мнению исследователя, гипотеза о гидротермальных источниках стала настолько распространённой, что многие учёные уже воспринимают её как наиболее очевидное объяснение появления жизни. Однако новые сведения о составе древних океанов и химических условиях в подводных источниках указывают на серьёзные проблемы этой модели.
Согласно одной из ведущих версий, первые биологические системы могли возникнуть в районе глубоководных гидротермальных источников, где горячая вода, богатая водородом и минералами, выходит из морского дна. Такие условия предположительно могли создавать химическую среду для формирования первых метаболических процессов.
Особое значение для этой гипотезы имела идея о так называемых щелочных гидротермальных источниках. Считалось, что разница кислотности между древним океаном и щелочными потоками воды могла работать как естественная химическая батарея, обеспечивая энергию для реакций, которые постепенно привели к появлению первых клеток.
Однако Тутоло утверждает, что эта модель основана на устаревших представлениях о химии таких систем. Современные исследования показывают, что глубоководные источники не настолько щелочные и богатые серой, как предполагалось ранее. Кроме того, древние океаны Земли, существовавшие почти четыре миллиарда лет назад, вероятно, содержали гораздо меньше серы, чем требуется для некоторых вариантов этой гипотезы.
По словам учёного, многие сценарии происхождения жизни у гидротермальных источников предполагают важную роль сульфидных минералов, которые могли участвовать в первых химических процессах. Однако щелочные жидкости источников, окружающие их породы и древние океаны могли быть практически лишены необходимого количества серы.
Дополнительной проблемой стали данные о кислотности гидротермальных потоков. Высокие значения щёлочности, которые ранее использовались в моделях происхождения жизни, были получены после выхода горячих жидкостей на поверхность и их охлаждения. В условиях реальных глубин океана при высоком давлении и температуре такие жидкости обладают значительно меньшей щёлочностью.
«Эти проблемы настолько фундаментальны, что гипотезы происхождения жизни в гидротермальных источниках необходимо пересмотреть с самого начала», — считает Тутоло. По его мнению, многие существующие модели основаны на одинаковых предположениях, которые новые данные ставят под сомнение.
Интерес к гидротермальным источникам как возможному месту появления жизни возник после их открытия в 1970-х годах. Учёные обнаружили, что несмотря на экстремальные условия — отсутствие солнечного света и высокие температуры — вокруг глубоководных источников существуют богатые экосистемы. Это породило идею, что подобные среды могли сыграть роль в зарождении первых организмов на молодой Земле.
В 2000 году дополнительный интерес вызвало открытие гидротермального поля Lost City в районе Срединно-Атлантического хребта. Высокие карбонатные структуры этого района создавали относительно тёплую, щелочную и богатую водородом среду, которая казалась подходящей для появления первых форм жизни.
Однако Тутоло считает, что дальнейшие исследования химии Lost City и других подобных систем показали несоответствие между реальными условиями и теми, которые требуются для гипотезы щелочных источников. По его мнению, сама идея развивалась быстрее, чем появлялись новые данные о природе таких мест.
Учёный предполагает, что более вероятным местом возникновения первых биологических молекул могли быть древние испаряющиеся водоёмы — озёра и мелководные бассейны на поверхности Земли. Исследования показывают, что в таких условиях могли происходить химические реакции, необходимые для формирования РНК, белков и липидов.
Эта гипотеза также имеет нерешённые вопросы, однако она может изменить поиск внеземной жизни. Если происхождение жизни чаще связано не с подводными источниками, а с поверхностными водоёмами, то поиски на Марсе и ледяных спутниках планет-гигантов могут потребовать другого подхода.
При этом исследователь отмечает, что испаряющиеся озёра могли существовать не только на Земле. Подобные условия потенциально могли возникать на других планетах и спутниках, поэтому новые выводы не исключают возможность существования жизни за пределами нашей планеты.
Исследование в журнале PNAS.