Жизнь на Земле зародилась в мелких теплых водоемах от метеоритов, - канадские ученые

19:28, 3 октября 2017

Первые способные к самоудвоению сложные органические молекулы могли образоваться в мелких теплых водоемах.

Компоненты, из которых строились эти молекулы, попадали на Землю вместе с метеоритами. Такие выводы опубликовали ученые из Университета Макмастера (Канада) в статье в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

По одной из гипотез, сначала на Земле образовались рибонуклеиновые кислоты (РНК), а уже после - дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). И те, и другие представляют собой полимеры, состоящие из нуклеотидов (от сотен до сотен тысяч в зависимости от типа молекулы). Состав нуклеотидов ДНК и РНК несколько отличается. Кроме того, молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты - это спираль из двух соединённых друг с другом цепочек нуклеотидов, а молекула рибонуклеиновой кислоты одноцепочечная. То есть РНК проще устроена, поэтому вероятность ее самосборки выше.

Существует два основных предположения, в каких условиях на Земле около 4 миллиардов лет назад образовывались первые молекулы РНК.

Первая гипотеза - они возникли в гидротермальных источниках в глубинах океана. Подобные источники существуют и сейчас. Там наблюдается постоянный ток воды температурой более 100 градусов Цельсия, но из-за высокого давления она остается жидкой. Вместе с водой из таких источников выбрасываются биогенные элементы и азотистые основания - основа нуклеотидов.

Второе предположение гласит, что нуклеотиды собирались в цепочки РНК в мелких теплых водоемах, прогреваемых Солнцем.

Авторы новой работы использовали данные физической химии и астрофизики и на их основе построили модель того, как в теплых мелких водоемах могли образовываться нуклеотиды, а из нуклеотидов - РНК. По их расчетам, космическая пыль не могла быть источником азотистых оснований, так как не содержала их в нужных количествах. Зато этой цели могли послужить метеориты, которые крайне часто падали на планету в период поздней тяжелой бомбардировки. По всей видимости, они попадали во многие водоёмы, привнося туда компоненты для синтеза нуклеотидов.

Для полимеризации нуклеотидов, то есть их организации в цепочки, нужно циклическое изменение физических условий. В теплых прудах оно было: эти водоёмы то наполнялись благодаря дождям, то пересыхали. Такая цикличность способствовала не только сборке РНК, но и естественному отбору нуклеотидов. В сухой "сезон" они подвергались особенно интенсивному ультрафиолетовому облучению от Солнца, и малостойкие молекулы просто распадались. Во влажный период нуклеотиды и азотистые основания "утекали" вместе с грунтовыми водами.

Последнее говорит о том, что большинство молекул РНК образовалось всего за одну смену "сезонов". Авторы работы считают, про это произошло 4,17 миллиарда лет назад.