Давня атмосфера Землі могла сама створювати «цеглинки життя»: нове відкриття перевертає уявлення про появу біомолекул
Нове дослідження показує: рання атмосфера Землі була не просто сумішшю простих газів — вона могла бути справжньою хіміко-біологічною фабрикою. Вченим вдалося відтворити умови, що панували на нашій планеті мільярди років тому, і виявити, що повітря того часу здатне було природно виробляти сірковмісні органічні молекули, включно з амінокислотами.
Ці результати ставлять під сумнів давню думку, що такі важливі сполуки з’явилися лише після того, як виникли перші живі організми.
Атмосфера, яка могла «готувати» інгредієнти для життяКоманда науковців з Університету Колорадо у Боулдері та їхні міжнародні колеги опублікували результати в журналі PNAS Вони показали, що атмосфера молодої Землі природно створювала сіркові біомолекули — ключові складові білків і метаболізму.
Перший автор роботи, Нейт Рід, каже, що це відкриття допомагає зазирнути у часи, коли життя лише зароджувалося:
«Наше дослідження може пролити світло на ранні етапи еволюції життя.»
Чому сірка така важлива для живих істотСірка — один з основних елементів,
без якого неможливе життя: вона входить до складу кількох амінокислот, зокрема цистеїну, який формує білкові структури та бере участь у хімічних реакціях в клітині.
Довгий час вважали, що такі складні сіркові сполуки виникають лише за участі живих організмів. Попередні лабораторні моделі рідко могли відтворити їх у значущих кількостях — хіба що за дуже специфічних умов. Через це вчені були переконані, що атмосфера сама по собі не здатна їх створити.
Тож коли телескоп «Джеймс Вебб» виявив на екзопланеті K2-18b диметилсульфід — молекулу, яку на Землі виробляють водорості, — багато дослідників одразу побачили в цьому можливий біосигнал.
Нові експерименти перевернули стару картинуОднак попередня робота Ріда та його колеги Еллі Браун показала: диметилсульфід можна легко створити в лабораторії з простих газів і світла. Тож він не обов’язково є ознакою життя. Нове дослідження пішло далі. Вчені взяли суміш газів, які ймовірно були в атмосфері ранньої Землі — метан, CO₂, азот та сірководень — і освітлювали її, імітуючи вплив сонячного світла.
Проблема в тому, що сірку дуже важко досліджувати:
вона прилипають до обладнання і трапляється у мікроскопічних концентраціях. Тож дослідники використали надзвичайно чутливий мас-спектрометр, здатний вичисляти навіть сліди речовин. Результат був приголомшливий: у газовій суміші утворився цілий набір органічних сіркових молекул, включно з цистеїном таурином та коферментом М — ключовою молекулою для метаболізму.
Скільки життя могла «виготовити» атмосфера?Команда оцінила, які масштаби такого процесу могли бути на реальній молодій Землі. Виявилося, що атмосфера могла виробляти стільки цистеїну, що цього вистачило б для запуску системи, здатної забезпечити близько октільйона клітин (1 з 27 нулями).
Це менше, ніж нинішня кількість клітин на Землі, але для планети без життя — це величезний ресурс. Такі молекули могли випадати на поверхню разом із дощем та накопичуватися в озерах, океанах або калюжах — створюючи «хімічний суп», з якого згодом могла з'явитися перша біологія.
Чи могли перші молекули життя опинитися всюди?До цього моменту існувала загальна думка: для зародження життя потрібні дуже специфічні умови — гарячі джерела,
вулканічні області або інші екстремальні локації з багатою хімією.
Нові дані пропонують інше бачення.
«Ми думали, що життя мало початися абсолютно з нуля, у дуже особливих умовах», — каже Браун. — «Але наші результати показують, що складні молекули могли бути розповсюдженими навіть за простих умов. Можливо, життя не стартувало з нічого — воно лише використало вже наявні ресурси.»
Що це означає для пошуків життя у ВсесвітіЦе відкриття впливає не тільки на розуміння нашого минулого, а й на інтерпретацію даних з інших планет. Якщо складні молекули можуть утворюватися без живих істот, то деякі «підозрілі» сигнали з екзопланет можуть мати цілком природне пояснення.
Але водночас це означає, що шанс зародження життя у Всесвіті може бути вищим, ніж здавалося раніше.
