7 теории за произхода на Живота

Животът е възникнал на Земята преди повече от 3 милиарда години, като е еволюирал от най-примитивни микроби в невероятен набор от сложност с течение на времето. Но как първите организми са се появили от първичната супа в единственото засега известно убежище на Живота във Вселената?

Научните тези остават несигурни и противоречиви относно точния произход на Живота, известен също като абиогенеза. Дори самата дефиниция на Живота е оспорвана и пренаписвана, а едно проучване, публикувано в Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, представя 123 различни публикувани дефиниции.

Въпреки че науката все още изглежда несигурна, ето някои от множеството различни научни теории за произхода на Живота на Земята.

Начало с електрическа искра

Светкавица по време на лятна буря в Западна Австралия. Кредит: Wikimedia Commons

Мълния може да е осигурила искрата, необходима за започване на живота. Електрическите искри могат да генерират аминокиселини и захари от атмосфера, богата на вода, метан, амоняк и водород, както е показано в известния експеримент на Милър-Юри през 1952 г. . Резултатите от експеримента предполагат, че мълниите може да са помогнали за създаването на ключовите градивни елементи на Живота на Земята в ранните му дни. В продължение на милиони години могат да се образуват по-големи и по-сложни молекули.

Въпреки че изследванията оттогава разкриха, че ранната атмосфера на Земята всъщност е била бедна на водород, учените предполагат, че вулканичните облаци в ранната атмосфера може да са задържали метан, амоняк и водород и да са били изпълнени с мълнии.

Молекулите на живота израстват върху глина

Първите молекули на живота може да са се образували върху глина според идеята, разработена от химика Александър Греъм Кернс-Смит (Alexander Graham Cairns-Smith) от Университета на Глазгоу в Шотландия. Кернс-Смит предлага в своята противоречива книга от 1985 г. “Seven Clues to the Origin of Life'' („Седем улики за произхода на живота“), че глинените кристали запазват структурата си, докато растат и се слепват, за да образуват зони, изложени на различни среди и да улавят други молекули и да ги организират в модели, подобни на нашите гени сега.

^{Два минерала – фиброкерит, подходящи за развитието на предбиологични системи. Кредит: physics.anu.edu}

Основната роля на ДНК е да съхранява информация за това как трябва да бъдат подредени другите молекули. Генетичните последователности в ДНК са по същество инструкции за това как аминокиселините трябва да бъдат подредени в протеините. Кернс-Смит предполага, че минералните кристали в глината биха могли да подредят органичните молекули в организирани модели. След известно време органичните молекули започват да се самоорганизират.

Въпреки че теорията на Кернс-Смит със сигурност е дала на учените повод за размисъл през 80-те години на миналия век, тя все още не е широко приета от научната общност.

Животът е започнал край дълбоководен хидротермален комин

_{Дълбоководен хидротермален извор. Кредит: Аlchetron (CC BY-SA 2.0)}

Теорията за дълбоководните комини предполага, че животът може да е започнал в подводните хидротермални отвори, изхвърлящи ключови за живота елементи, като въглерод и водород според статия в списание Nature Reviews Microbiology.

Хидротермалните отвори могат да бъдат намерени в най-тъмните дълбини на океанското дъно, обикновено върху разминаващи се континентални плочи. Тези отвори изригват течност, която се прегрява от ядрото на Земята, докато преминава нагоре през кората, преди да бъде изхвърлена от комините. Докато преминава през земната кора тя разтваря газове и минерали като въглерод и водород.

След това в скалите наоколо биха могли да концентрират тези молекули и да осигурят минерални катализатори за критични реакции. Дори и сега тези отвори, богати на химическа и топлинна енергия, поддържат жизнени екосистеми.

Абиогенезата чрез хидротермални отвори продължава да се изследва като правдоподобна причина за Живота на Земята. През 2019 г. учени от University College London успешно създават протоклетки (неживи структури, които помагат на учените да разберат произхода на Живота) при подобни горещи, алкални условия на околната среда като хидротермалните отвори.

Животът започва на лед

_{Земя - "снежна топка". Кредит: NASA}

Преди 3 милиарда години е възможно земните океани да са били покрити с лед и той да е улеснил зараждането на Живота.

"Ключовите органични съединения, за които се смята, че са важни за възникването на живота, са по-стабилни при по-ниски температури", обяснява за New Scientist Джефри Бада (Jeffrey Bada) от Калифорнийския университет.

При нормални температури тези съединения, като прости набори от аминокиселини, рядко се срещат във водата, но при замръзване се концентрират и улесняват появата на Живота, твърди в проучването си Бада, публикувано в списание Icarus.

Ледът също може да е защитавал крехките органични съединения във водата от ултравиолетова светлина и от космическите въздействия. Студът може също да е помогнал на тези молекули да оцелеят по-дълго, позволявайки да се случат ключови реакции.

Отговорът се крие в РНК

^{ДНК молекула с двойна спирала и РНК  с единична спирала. Кредит:
Zappys Technology Solutions | Flickr(CC BY 2.0)}

В днешно време ДНК се нуждае от протеини, за да се образува, а протеините изискват ДНК, за да се образуват, така че как биха могли да се образуват един без друг?

Отговорът може да бъде РНК, която може да съхранява информация като ДНК, да служи като ензим като протеини и да помогне за създаването както на ДНК, така и на протеини. По-късно ДНК и протеините са наследили този "РНК свят", защото са по-ефективни.

РНК все още съществува и изпълнява няколко функции в организмите, включително да действа като превключвател за включване и изключване за някои гени. Все още остава въпросът как е попаднала тук РНК. Някои учени смятат, че молекулата е могла спонтанно да възникне на Земята, докато други казват, че това е малко вероятно да се е случило.

Животът е имал просто начало

Вместо да се развива от сложни молекули като РНК, животът може да е започнал с по-малки молекули, взаимодействащи помежду си в цикли от реакции. Те може да се съдържат в прости капсули, подобни на клетъчните мембрани, и с течение на времето по-сложни молекули, които изпълняват тези реакции по-добре от по-малките, биха могли да се развият, сценарии, наречени модели „първи е метаболизмът“, за разлика от „първи е генът“ - модел на хипотезата за "РНК свят".

Животът е донесен тук от някъде другаде в космоса

_{Възможно ли е животът да бъде доставен на Земята от космоса? Кредит:  astronomie.skyrock.com}

Може би животът изобщо не е започнал на Земята, а е донесен тук от някъде другаде в космоса, хипотеза, известна като панспермия. Например редовно се изхвърлят камъни от Марс от космически сблъсъци, а на Земята са открити редица марсиански метеорити, за които някои изследователи предполагат, че са донесли микроби тук, което потенциално би направило всички нас първоначално марсианци. Други учени дори предполагат, че животът може да е пътувал на стоп на комети от други звездни системи. Но дори ако тази концепция да беше вярна, въпросът за това как е започнал животът на Земята би се променил само в това как животът е започнал другаде в космоса.

Справка:

1. Matthew Levy et al, “Prebiotic Synthesis of Adenine and Amino Acids Under Europa-like Conditions”, Icarus, Volume 145, June 2000, https://doi.org/10.1006/icar.2000.6365
2. William Martin, “Hydrothermal vents and the origin of life”, Nature Reviews Microbiology, Volume 6, September 2008, https://doi.org/10.1038/nrmicro1991 
3. K. A. Dill and L. Agozzino, “Driving forces in the origins of life”, Open biology, Volume 11, February 2021, ttps://doi.org/10.1098/rsob.200324 
4. Ben K. D. Pearce et al, “Origin of the RNA world: The fate of nucleobases in warm little ponds”, PNAS, Volume 114, October 2017, https://doi.org/10.1073/pnas.1710339114

Източник: 7 theories on the origin of life
By Charles Q. Choi , Scott Dutfield, live science

Още по темата

25/07/2019

Животът

Важно откритие за произхода на живота: Пептидите могат да се образуват без аминокиселини

16/04/2017

Земята

Поява на всички РНК бази при експеримент, имитиращ сблъсък в първичната земна атмосфера

19/03/2015

Животът

Химици твърдят, че са разрешили загадката как Животът се е зародил на Земята

22/03/2015

Скептик

За и против теорията за панспермията