Ученые воспроизвели зарождение жизни: они нашли подсказку в подводных "химических садах"

Об этом пишет ScienceAlert.

В бескрайних, беспросветных глубинах земных океанов, куда никогда не проникает солнечный свет и где температура резко повышается, жизнь все равно находит способ проявить себя.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!

Здесь, в гидротермальных источниках, процветают уникальные экосистемы, намекающие на условия, в которых миллиарды лет назад могла зародиться сама жизнь. Эти подводные "химические сады", богатые железом и водородом, сейчас находятся в центре новаторских исследований, направленных на раскрытие тайн происхождения жизни.

Группа исследователей под руководством геохимика Ванессы Хельмбрехт из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана успешно воссоздала эти первобытные условия в своей лаборатории. Моделируя богатые минералами и лишенные кислорода условия ранней Земли, они наблюдали за ростом Methanocaldococcus jannaschii, одноклеточного археона, известного своей устойчивостью в экстремальных условиях.

Этот микроорганизм, первоначально выделенный из гидротермального источника у побережья Мексики, использует ацетил-КоА-путь — метаболический процесс, который считается одной из самых древних форм фиксации углерода, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology and Evolution.

В своих экспериментах команда ввела сульфидную жидкость в богатый железом бескислородный раствор, что привело к быстрому образованию дымоподобных структур, состоящих из минералов сульфида железа, таких как макинавит и грейгит. Эти структуры, напоминающие природные гидротермальные источники, вырабатывали молекулярный водород (H2) в результате абиотических реакций.

При этом ученые отметили, что M. jannaschii не только выживал, но и процветал в этой среде, демонстрируя экспоненциальный рост без добавления внешних питательных веществ или витаминов.

Присутствие сульфидов железа сыграло решающую роль в этом процессе. Эти минералы способствовали выделению газообразного водорода, который служил донором электронов для метаболизма M. jannaschii. Кроме того, клетки предпочитали жить вблизи частиц макинавита, что отражает ископаемые свидетельства, согласно которым ранняя микробная жизнь часто обнаруживается в ассоциации с подобными минеральными отложениями.

Данное исследование представляет собой убедительное доказательство, подтверждающее теорию о том, что жизнь на Земле могла зародиться в среде гидротермальных источников. Способность M. jannaschii использовать водород, образующийся в результате минеральных реакций, позволила ученым предположить, что ранние формы жизни могли использовать аналогичные источники энергии в отсутствие солнечного света и кислорода.

Сам путь ацетил-КоА не только древний, но и удивительно эффективный, требующий меньшего количества ферментов, чем другие способы фиксации углерода. Такая простота могла быть выгодна в условиях ранней Земли, где сложные белки были в дефиците. Сегодня этот путь сохраняется у различных анаэробных микроорганизмов, что подчеркивает его непреходящую значимость в биохимическом наборе жизни.

Результаты исследований Хельмбрехт и ее команды дают возможность заглянуть в прошлое, иллюстрируя, как строительные блоки жизни могли собираться и функционировать в экстремальных условиях. Соединяя геологию и биологию, это исследование углубляет наше понимание жизнестойкости и адаптивности жизни, проливая свет на глубокий вопрос о том, как зародилась жизнь на нашей планете.

Ранее Фокус писал о том, что жизнь на Земле появлялась не один раз. Португальский астробиолог предполагает, что впервые жизнь на планете могла появляться несколько раз, причем в разных местах.

Также Фокус писал о планах ученых строить огнестойкие стены зданий, изготовленные из грибов. Грибы нужны не только для наполнения нашего желудка — скоро они смогут защитить ваш дом от пожара, благодаря новой необычной разработке ученых.