Одна из главных теорий происхождения жизни на Земле дала трещину

Где ученые десятилетиями искали начало жизни

Одна из ведущих гипотез предполагает, что первые формы жизни могли появиться около 4 млрд лет назад возле щелочных гидротермальных источников на океанском дне.

Такие источники выбрасывают нагретую воду, насыщенную различными химическими соединениями. Особое внимание ученых привлекала разница между химическими характеристиками воды из источников и окружающей океанской среды.

Предполагалось, что вода гидротермальных источников была щелочной, тогда как древний океан имел более кислую среду.

Именно эта разница могла иметь решающее значение.

Природная «батарейка» могла запустить жизнь

Согласно гипотезе, различия в кислотности создавали поток протонов через пористые минеральные структуры гидротермальных источников.

Фактически природа могла сформировать своеобразную микроскопическую «батарейку», способную обеспечивать энергией химические реакции.

Подобный механизм особенно интересовал исследователей потому, что современные живые клетки также используют протонные градиенты для получения энергии.

Гипотеза получила дополнительную известность после открытия в 2000 году гидротермального поля «Затерянный город» в Атлантическом океане. Его необычные щелочные источники стали рассматривать как возможный современный аналог среды, существовавшей на молодой Земле.

Новые расчеты изменили картину

Геохимик Бенджамин Тутоло из Университета Калгари вместе с коллегами решил заново проанализировать химические условия, которые могли существовать в древних океанах и гидротермальных системах.

Исследователи пришли к выводу, что прежние представления могли основываться на устаревших геохимических моделях.

Согласно новым расчетам, вода древних гидротермальных источников, вероятно, была значительно менее щелочной, чем предполагалось ранее.

Кроме того, в ней могло практически не быть серы в форме и концентрациях, необходимых для ряда реакций, которые рассматриваются в сценариях возникновения жизни.

Ключевого источника энергии могло не быть

Если расчеты авторов верны, возникает серьезная проблема для всей гипотезы.

Разница в кислотности между водой источников и окружающим океаном могла оказаться недостаточной для формирования устойчивого протонного градиента.

А значит, природная «батарейка», которая, согласно этой версии, должна была снабжать энергией первые химические системы, могла попросту не работать.

Именно наличие такого источника энергии считалось одним из главных аргументов в пользу зарождения жизни возле щелочных гидротермальных источников.

Новая работа поэтому не просто уточняет отдельные параметры древнего океана, а ставит под вопрос одно из ключевых условий популярного сценария.

Жизнь могла зародиться на суше

Авторы исследования считают, что более подходящие условия могли существовать совсем в другом месте — в озерах и периодически пересыхающих водоемах на поверхности молодой Земли.

У такого сценария есть важное преимущество.

При испарении воды растворенные в ней химические вещества становятся более концентрированными. Повторяющиеся циклы наполнения и высыхания водоемов могли создавать условия для взаимодействия и усложнения органических молекул.

В глубоком океане добиться высокой концентрации необходимых соединений значительно сложнее из-за огромного объема воды.

Спор о происхождении жизни не закончен

Новая работа не доказывает, что жизнь действительно возникла в небольших водоемах на суше. Она также не позволяет окончательно исключить участие гидротермальных систем в ранней химической эволюции Земли.

Исследование прежде всего указывает на серьезную проблему одного из механизмов, которым объясняли возникновение жизни возле глубоководных щелочных источников.

Поэтому научная дискуссия продолжается. Гипотеза о гидротермальном происхождении жизни разрабатывалась десятилетиями и имеет своих сторонников, которые могут предложить альтернативные объяснения или новые модели древних условий.

Но если выводы новой работы подтвердятся, ученым придется серьезно пересмотреть представления о том, где около 4 млрд лет назад могли произойти химические процессы, в конечном итоге приведшие к появлению первых живых систем на Земле.