Remiantis viena hipoteze, prieš daugiau nei keturis milijardus metų sausumoje tarp ugnikalnių ir fumarolų atsirado primityvusis priešistorinis gyvenimas, kuris aprūpino visa reikalinga chemija jo išsaugojimui ir mitybai. Tai galėjo nutikti tiek žemėje, tiek Marse.
Gyva ląstelė yra labai sudėtingas organizmas, apjungiantis daugybę elementų, mechanizmų ir procesų. Kaip ji susiformavo, nežinoma. Kai kurie mokslininkai bando susintetinti ląstelę kaip visumą, kiti pereina nuo paprastos prie sudėtingos, išsiaiškindami, kaip jos sudedamosios dalys buvo suformuotos atskirai ir vėliau išsivystė per milijardus metų.
- „Salik.biz“
Ilgą laiką buvo manoma, kad gyvybė atsirado vandenynuose, tačiau pastaruoju metu šis požiūris buvo kritikuojamas. Nors vanduo yra ląstelės dalis, jis kenkia savaiminei biomolekulių sintezei. Be to, nėra įrodymų, kad jūros ir vandenynai planetos paviršiuje egzistavo daugiau nei prieš keturis milijardus metų, kai, kaip spėjama, prasidėjo gyvybės kilmės procesas.
RNR pasaulio chemija
Proto-gyvybės vaidmenį teigia ribonukleino rūgšties molekulės, RNR. Jie geba kaupti informaciją, dauginti, sintetinti baltymus ir savarankiškai atlikti daugybę skirtingų funkcijų, kurios šiuolaikinėje ląstelėje yra perėmusios DNR, fermentus ir kitas biologines molekules.
RNR molekulės yra sudarytos iš kintamų nukleotidų, sujungtų deguonies tilteliais. Mokslininkai ilgą laiką bandė atkurti šios sudėtingos molekulės polimerų grandines, tačiau proveržis įvyko tik 2009 m., Kai britų tyrinėtojai Matthew Powner ir Johnas Sutherland paskelbė dviejų RNR nukleotidų - citozino ir uracilo - sintezės eksperimentų rezultatus. Po ultravioletinių spindulių švitinimo jie buvo gauti iš paprastų organinių medžiagų ir fosfato laboratorinėmis sąlygomis.
Jie visiškai susintetino du natūralius nukleotidus. Tai buvo didžiulis proveržis “, - sako„ RIA Novosti Armen Mulkidzhanyan “, biologijos mokslų daktaras, Lomonosovo Maskvos valstybinio universiteto Fizikinės ir cheminės biologijos tyrimų instituto A. N. Belozersky darbuotojas, Osnabrucko universiteto (Vokietija) Fizikos skyriaus darbuotojas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nukleotidas susideda iš azoto bazės, cukraus (ribozės) ir fosfato grupių, kai jos yra prijungtos, prie kurių kaupiasi energija. Aleksandras Butlerovas pademonstravo, kaip iš organinių medžiagų gauti sudėtingų cukrų mišinius 1859 m. Po pusantro šimtmečio amerikiečių chemikas Stevenas Benneris išsiaiškino, kad norint, kad ši reakcija pasirinktinai sudarytų ribozę, kaip molibdeno oksidas reikalingas kaip katalizatorius. Be to, norint stabilizuoti susidariusį cukrų, reikia daug borų - boro rūgšties druskų. Benneris teoretikavo, kad tokios cheminės sąlygos gali egzistuoti kažkur dykumose, tokiose kaip sausas, Marselio bazalto aukštis.
„Iš tikrųjų ankstyvasis Marsas ir Žemė buvo labai panašūs. Marso atmosfera galėjo būti dar labiau oksiduota nei senovės Žemėje, ten rasta boratų nuosėdų, kurios rodo ilgalaikį geoterminį aktyvumą. Pusę Marso teritorijos sudaro senesnės nei keturių milijardų metų uolienos, todėl prasminga ten ieškoti gyvenimo pėdsakų. Dėl plokščiosios tektonikos tokio amžiaus uolienos Žemėje neišliko “, - aiškina Mulkidzhanyanas.
Solfatara vulkanas, Phlegraean laukai, Italija / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean laukai.
Nėra gyvenimo be šviesos
Ląstelių energijos specialistas Armenas Mulkidzhanyanas ilgą laiką nagrinėjo gyvybės kilmės problemą, kuri turi garbingas sovietinio ir Rusijos mokslo tradicijas. Pakanka pasakyti, kad akademikas Aleksandras Oparinas yra laikomas šios mokslo krypties įkūrėju visame pasaulyje.
Mulkidzhanyanas ir kolegos pasiūlė, kad ultravioletinė šviesa gali būti pagrindinis veiksnys renkantis pirmąsias biomolekules. Senovės atmosferoje nebuvo nei deguonies, nei ozono. Jame buvo laikomos tos biomolekulės, kurias iš pradžių saulės spinduliai galėjo tiesiog sušildyti, nesugriuvus. Tai rodo faktas, kad visos natūralios azoto RNR bazės turi šią savybę. Tačiau gyvi protoorganizmai vargu ar būtų atlaikę atšiaurią kosminę radiaciją, mano biologas. Tai reiškia, kad negali būti jokios abejonės dėl jų meteoritų pristatymo iš Marso į Žemę.
Aplink ugnikalnius susiformavę geoterminiai laukai yra tinkami gyvybės kilmei. Vietoj vandens, kaip geizeriuose, iš karštųjų versmių išteka garai, prisotinti visais reikalingais komponentais. Jame yra anglies dioksidas, vandenilis, amoniakas, sulfidai, fosfatai, molibdenas, boratai, kalis - ir jo yra daugiau nei natrio. Kalis taip pat vyrauja visų organizmų ląstelėse, nes kitaip baltymų biosintezė neįmanoma. Kaip parodė Mulkidzhanyanas ir jo kolegos, kalis yra būtinas seniausių baltymų funkcionavimui. Bioinformatikai Jevgenijus Kuninas sugebėjo juos apskaičiuoti 2000 m., Rekonstruodamas bendrą visų ląstelių organizmų protėvį - LUCA (Paskutinis universalus ląstelinis protėvis).
Baltymai, koduojantys LUCA genus, taip pat naudoja cinko jonus kaip katalizatorius arba statybinius blokus.
„Cinko sulfidai gali sudaryti visas bakterijas. Įdomu tai, kad cinko sulfido ir panašaus kadmio sulfido kristalai ultravioletinėje šviesoje sugeba redukuoti anglies dioksidą į organines, potencialiai „valgomas“molekules. Todėl pirmieji gyvieji organizmai galėtų apsidrausti šių mineralų kristalais, kad apsisaugotų nuo ultravioletinės spinduliuotės ir gautų maisto “, - aiškina mokslininkas.
Cinkas yra nepastovus, lėtai kristalizuojasi ir, skirtingai nuo geležies ir vario, nusėda geoterminių laukų pakraščiuose, kur jis nėra karštas.
„Vėsioje tokių laukų pakraštyje aplink gyvybinius žiedus galėjo susiformuoti„ gyvybės žiedai “, - reziumuoja tyrėjas.
Geoterminiai laukai vis dar egzistuoja Žemėje - kitaip nei Marsas, kurio žarnos atvėso. Armenas Mulkidzhanyanas kartu su geochemiku Andrejumi Bychkovu iš Lomonosovo Maskvos valstybinio universiteto tyrė fumaroolių chemines sąlygas šalia Mutnovskio ugnikalnio Kamčiatkoje. Panašios sąlygos pastebimos Jeloustouno nacionaliniame parke JAV, geoterminiuose laukuose Lardarello Italijoje ir Matsukawa Japonijoje.
Neseniai Australijos Pilbaros regione, toje pačioje vietoje, kur buvo rasti seniausi gyvųjų bendruomenių pėdsakai Žemėje, buvo aptikti 3,5 milijardo metų geoterminio lauko pėdsakai.
Tatjana Pichugina