Вопрос о том, как зародилась жизнь, является одним из самых глубоких в науке, и хотя существует множество теорий, ученые все еще не могут прийти к единому мнению относительно ответа. Это продолжает оставаться темой для дискуссий, поскольку понимание происхождения жизни помогло бы нам понять наше место во Вселенной, а также направило бы наши поиски внеземной жизни.
Первой идеей, привлекшей внимание ученых, был «первичный суп»: представление о том, что, когда Земля была молодой, океаны были заполнены простыми химическими веществами, важными для жизни. В конечном счете они сами соберутся в простые живые клетки. Эта идея была предложена в 1920-х годах двумя исследователями, работавшими независимо: Александром Опариным в СССР и британским генетиком Дж. Б. С. Холдейном.
Гипотеза первичного супа получила драматическую поддержку в 1953 году, когда молодой американский аспирант по имени Стэнли Миллер под руководством лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри провел знаменитый эксперимент. Миллер смешал четыре простых химических вещества в стеклянных пробирках, которые были нагреты и поражены электрическими искрами, имитирующими молнию. В ходе эксперимента было получено несколько аминокислот, строительных блоков белков. Эксперимент Миллера-Юри показал, что химические вещества жизни могут образовываться естественным путем.
Однако создание жизни с нуля оказалось намного сложнее, чем предполагал эксперимент Миллера. За десятилетия было выдвинуто несколько конкурирующих гипотез, и сегодня эта область сильно поляризована. Ученые расходятся во мнениях о том, какие химические компоненты жизни появились первыми, какие из жизненных процессов появились первыми и где на Земле впервые возникла жизнь.
Даже время возникновения жизни находится под вопросом. Все, что мы знаем наверняка, это то, что это произошло после того, как Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, и до 3,4 миллиарда лет назад – времени самых древних подтвержденных окаменелостей. Многие палеонтологи пытались сузить круг поисков, выявив более древние следы жизни, но эти находки оспариваются.
Что касается местоположения, многие по-прежнему предпочитают море, но не обязательно открытое море: меньшинство исследователей считают, что жизнь началась в щелочных источниках на морском дне. Другие думают, что жизнь зародилась в прудах на суше, возможно, в геотермальных бассейнах, подобных тем, что в Йеллоустоуне. Было предложено много других мест, таких как лед. Меньшинство ученых утверждают, что жизнь, должно быть, зародилась где-то еще во Вселенной и была перенесена на Землю, идея, известная как «панспермия». Однако большинство исследователей считают, что это противоречит бритве Оккама, тем более что никакой внеземной жизни обнаружено не было.
Процесс, который создал жизнь
Самый сложный вопрос — это механизм, с помощью которого началась жизнь. Какой из многих процессов, происходящих в живых организмах, возник первым?
Одна из первых идей, популяризированных биохимиком Сидни Фоксом после эксперимента Миллера-Юри, заключалась в том, что аминокислоты собираются в простые белки. В современных организмах белки выполняют огромный спектр функций, в том числе действуют как ферменты, ускоряющие основные химические реакции. Однако эта гипотеза, основанная на белках, в значительной степени утратила популярность.
Гораздо более популярное представление состоит в том, что жизнь началась с РНК, близкой родственницы ДНК, в «Мире РНК». РНК может переносить гены и копировать себя точно так же, как ДНК, но она также может сворачиваться и действовать как фермент, точно так же, как белок. Идея заключалась в том, что организмы, основанные исключительно на РНК, возникли первыми, и только позже развились ДНК и белок.
Мир РНК накопил много подтверждающих доказательств, но не ясно, было ли достаточно одной РНК. В последние годы некоторые исследователи предположили, что РНК действительно достигает своего потенциала только тогда, когда она соединяется с белками, и что и то, и другое должно было существовать для зарождения жизни.
Третья школа мысли состоит в том, что первые организмы были простыми каплями или пузырьками. Эти «протоклетки» напоминали бы современные клетки в одном ключевом свойстве: они действовали как контейнеры для всех других компонентов жизни. Более продвинутые протоклетки, разработанные лауреатом Нобелевской премии биологом Джеком Шостаком, также содержат самовоспроизводящуюся РНК.
Последняя гипотеза состоит в том, что жизнь началась с серии химических реакций, которые извлекали энергию из окружающей среды и использовали эту энергию для создания молекул жизни. Эта идея «метаболизма в первую очередь» была выдвинута в конце 1980-х годов Гюнтером Вахтерсхойзером, немецким химиком, ставшим патентным юристом. Вехтерсхойзер представил себе серию химических реакций, происходящих на кристаллах железного пирита («золото дураков»), схему, которую он назвал «Миром железа и серы». Однако в настоящее время эта идея была вытеснена предположением Майкла Рассела о том, что первая жизнь питалась токами электрически заряженных протонов в щелочных источниках на морском дне.
Хотя мы не можем точно знать, какой из этих сценариев разыгрался на нашей планете, успешное создание жизни из химических веществ в лаборатории, по крайней мере, подскажет нам, какой из предложенных механизмов действительно работает. Майкл Маршалл
https://www.newscientist.com/question/how-did-life-begin/
Загрузка...
