Жизнь была на Земле всегда?
Алмазы в кристаллах циркона дают новый аргумент сторонникам теории панспермии
Углерод в алмазах, найденных в древнейших на земле австралийских горных образованиях, возможно хранит следы органической жизни. Фото (): |
Живой углерод
Летом этого года в информационные агентства пришел
Как разъяснялось в этих публикациях, кристаллы , найденные в массиве
В обширном семействе изотопов углерода только эти два 12C и 13C стабильны. Причем 12C значительно более распространен — в среднем, на 13C приходится чуть больше одного процента. Однако в природе нередко происходит своего рода «разделением» этих двух изотопов благодаря химическим процессам, протекающим в живых клетках, — в частности, при фотосинтезе из углекислого газа выделяется именно 12C, а не 13C . Поэтому изменения в соотношении концентраций этих изотопов в морских отложениях может служить индикатором изменения среднегодовой температуры океана: при понижении температуры планктона меньше, фотосинтез идет медленнее и, соответственно, .
Избыток 12C в циркониевых кристаллах из
Феномен жизни представляет собой величайшую загадку. Впрочем, далеко не единственную во Вселенной. Фото (): |
Впрочем, в журнальной статье исследователи высказываются осторожнее:
Подходящая среда
Тема возникновения жизни на нашей планете — безусловно интересная, но опасная: придерживаться только научных воззрений, не углубляясь в вопросы философии и религий, здесь сложно.
Как ни удивительно, новые факты то и дело ставят под сомнение привычные представления о «сотворении мира» — в частности, возраст континентов и время возникновения жизни на них. Несколько лет назад массив
К тому же времени относят возникновение на Земле первых водоемов. А это означает, что уже тогда условия для жизни на земле были не хуже современных. «Земная кора, океаны и атмосфера возникли на планете практически сразу, — комментировал тогда результаты своих исследований профессор Можис, — а следовательно, практически сразу возникла и среда, подходящая для развития жизни». Теперь, видимо, появилась возможность говорить и о том, что тогда возникла не только среда, но и обитающие в ней микроорганизмы.
Мы — дети галактики?
Вопрос о времени зарождения органической жизни на Земле самым тесным образом связан с тем, как именно эта жизнь появилась на планете. Как известно, сама Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд лет назад. Достоверные свидетельства существования древних организмов — строматолиты (окаменелые остатки бактерий), найденные в Западной Австралии — датируются 3,5 млрд лет, то есть ранним археем. Самые же древние свидетельства о живых организмах найдены в осадочных породах (формации Ишуа (Исуа) в Гренландии): им приписывают возраст в 3,75 млрд лет.
Что же происходило в период между формированием Земли и появлением простейших организмов — область даже не теорий, а гипотез. Самыми «привычными» из них стали две оппозиционные гипотезы: биогенеза (того, что живое может появиться только от живого) и
Гипотезу абиогенеза обосновывали независимо друг от друга советский академик (1894–1980) и англичанин Джон Холдейн (, 1882–1964). Это идея химической эволюции, которая привела к образованию простых органических соединений из неорганических под воздействием ультрафиолетового облучения, электрических разрядов и других факторов. Ученые предполагали, что в океанах в определенный момент образовался пребиотический бульон, из которого случайным образом соединились органические молекулы, затем — подобия организмов — коацерватные капли (), отделенные от окружающей воды тонкой пленкой, и потом — простейшие организмы.
28 сентября 1969 года вблизи города Мерчисон в Австралии упал метеорит. Через тридцать с лишним лет в его осколках итальянские исследователи впервые обнаружили внеземные органические вещества. Фото: Geraci Giuseppe et al.; Microbes in rocks and meteorites: a new form of life unaffected by time, temperature, pressure // Rendiconti lincei. Scienze fisiche e naturali. 2001. Vol. 12. Ser. 9. Issue 1. P. 51–68 |
В были синтезированы не только аминокислоты (в смеси формальдегида и солей аммония под воздействием ультрафиолетового облучения), но даже растительные пигменты, например, из пиррола и формальдегида. Правда, эта гипотеза не объясняет, как именно мог произойти переход от органических молекул к простейшим организмам, а также как в этом бульоне могли появиться молекулы нуклеотидов — РНК и ДНК, которые как раз ответственны за важнейшее свойство живых организмов — передачу наследственной информации. На такое образование сложных молекул путем случайного соединения вряд ли хватило бы и 5 млрд лет.
Другая гипотеза — о том, что живое может происходить только от живого. Немецкий натурфилософ и естествоиспытатель Лоренц Океном (, 1779–1851) сформулировал эту идею в виде афоризма: omne vivum ex vivo — все живое от живого. Философские взгляды Окена были очень популярны в России в XIX веке. Пожалуй, наиболее известных его последователей был другой советский академик — (1863–1945). Ещё в начале ХХ века он обозначил круг наиболее важных вопросов, на которые наука должна искать ответ. Некоторые из них актуальны и сегодня: «Было ли
То, что жизнь «проникла… извне с других небесных светил» или теория панспермии предполагает, что она существовала до появления Земли, и могла быть занесена на эту планету из космоса. Смысл ответа, впрочем, сильно зависел от общего научного контекста. Творчество Вернадского относится к тому времени, когда большое распространение имела теория вечной и стационарной Вселенной. Идея панспермии тогда выглядит даже естественно: к чему ломать голову над вопросом о происхождении жизни, если допущение о её вечном существовании сразу дает ответ. Вернадский не раз выражал уверенность, что живая материя сосуществует с неживой, хотя и не мог найти ей подтверждений. После того как в
Тем не менее гипотеза о «заражении» Земли жизнью снова активно обсуждается. Это произошло после открытия жизнеспособных микроорганизмов, способных в спящей форме выжить внутри камней и кристаллов. Такое открытие сделали в прошлом году двое ученых из Университета Федерика II (Неаполь) — профессор геологии Бруно Д’Ардженьо () и профессор молекулярной биологии Джузеппе Герачи (). Мельчайшие организмы (названные CRYMS — от CRYstal Microbes) были обнаружены и внутри нескольких метеоритов. CRYMS чрезвычайно устойчивы к суровым внешним условиям; а будучи извлеченными из породы, возобновляют жизнедеятельность.
Есть и другие свидетельства внеземного происхождения органических молекул. Так, при изучения состава Мерчисонского метеорита в Австралии обнаружились азотистые основания, необходимые для синтеза молекул нуклеиновых кислот ДНК и РНК. С помощью радиоуглеродного анализа удалось установить, что , а кроме того, смогли в целости и сохранности пропутешествовать через космос и земную атмосферу.
Старая жизнь
Однако, если жизнь может существовать в космосе, то, вполне возможно, что её зарождение началось гораздо раньше, чем можно было бы себе представить. Органические молекулы могли появиться ещё на стадии формирования будущих планет, вращающихся вокруг центральной звезды. В
На этом ученые из Института катализа не остановились, и решили просмотреть и дополнить существующие представления о том, как именно могла зародиться органическая жизнь на древней Земле.
Опытам Золя Шпигельмана 1960-х годов Ричард Докинз (Richard Dawkins) посвятил отдельную главу в книге «Слепой часовщик» (Blind Watchmaker): «В пробирке, с помощью РНК-репликазы, молекулы РНК действовали как матрицы для синтеза копий себя. Механизмы и проекты были экстрагированы, и хранились в холодильнике отдельно друг от друга. Затем, как только они получили доступ друг к другу … оба вернулись своим старым злодейским штучкам — даже несмотря на то, что они были в пробирке, а не в живой клетке». Фото courtesy of the University of Illinois at Urbana-Champaign Archives |
На недавно сформировавшейся планете взаимодействовали между собой вещества, поступающие как из космоса, так и из её недр. Эти химические реакции конкурировали между собой за субстраты («пищу» для реакций). В итоге побеждали самые быстрые из них, словно в подтверждение идеи философа Карла Поппера, естественный отбор существовал уже на стадии химических процессов. Поэтому для реакций важны были катализаторы, а лидировали среди реакций те, что могли катализироваться собственными продуктами.
Следующей ступенькой вполне могли стать автокаталитические циклы, при которых синтезируются не только катализаторы, но и возобновляются субстраты, то есть исходные вещества. Примером такой реакции может быть реакция Бутлерова, при которой из формальдегида образуются сахара, которые, в свою очередь, выступают катализаторами этой реакции. .
Здесь же возникает следующий краеугольный вопрос: какие из необходимых для органической жизни молекул появились первыми? Если, как принято считать, первыми появились белки, то каким образом сохранялась наследственная информация? Если же
Появлению новой гипотезы послужили два открытия: то, что у многих вирусов наследственная информация хранится в молекулах не ДНК, а РНК, а также открытие в
Предполагается, что РНК могли формировать молекулярные колонии на поверхностях минералов, и обмениваться участками друг с другом. Позже (при накоплении случайных мутаций) произошло «разделение труда»: за хранение информации стала отвечать ДНК, а также появились белки — более эффективные катализаторы. РНК стала между ними «посредником».
И
Вопрос о том, к какому лагерю примкнуть, больше похож на вопрос о свободе вероисповедания. Несмотря на появление новых фактов, усложнение и все большее технологическое совершенство оборудования, ни одна из гипотез полностью не подтверждается. Трактовать новые факты можно
Светлана Волошина, 17.09.2008
Новости партнёров