Едно време на Земята е нямало живот. И после се появи. Независимо дали процесът е бил постепенен или бърз, трансформацията от химия в биохимия на нашата планета е било едно от най-удивителните събития, случили се във Вселената. Толкова рядко е, че досега нямаме абсолютно никакви доказателства за някаква форма на живот някъде другаде в космоса.
И така, какво точно се е случило? Отговорът на този въпрос се намира на пресечната точка на авангардни изследвания в астрономията, биологията, химията и геологията. В скорошно проучване изследователи предполагат, че може да е било необходимо съдействието на цялата планета, за да възникне самовъзпроизвеждаща се молекула, събитие, включващо сложното взаимодействие на богати на водород метеорити, вулканична активност, топли езера и един малко вероятен предшественик за живота - циановодород.
Това е един РНК свят
Земята се е образувала преди около 4,5 милиарда години, но веднага претърпява безброй удари на астероиди, включително един достатъчно голям, за да откъсне парче от нашата планета и да създаде Луната. В крайна сметка нещата се успокояват достатъчно, за да се появи живот, някъде преди 4,5 милиарда и 3,7 милиарда години.
Тези ранни форми на живот почти сигурно са били много различни от съвременните. Това е така, защото съвременните форми на живот изискват три макромолекули: ДНК, РНК и протеини. Накратко, нашата ДНК съхранява информация, РНК предава тази информация за производството на протеини, а протеините вършат по-голямата част от работата по поддържането на живота жив - включително репликирането на ДНК.
Тази система е толкова взаимосвързана, че е малко вероятно цялата да се е появила изведнъж в съвременния си вид. Но примитивният живот също се е нуждаел, за да изпълнява основните функции на живота да съхранява информация, да се възпроизвежда и да катализира други химични реакции.
Възможно е РНК сама да е в състояние да направи и трите функции - определено не толкова ефективно, колкото комбинацията ДНК-РНК-протеин, която имаме днес, но това е правдоподобна отправна точка за живота.
Ако РНК може да се превърне в примитивна форма на живот, тогава Дарвиновата еволюция може да влезе в ролята си, стимулирайки да се появят по-сложни и по-ефективни биохимични процеси. Така че може би, за да разкрием произхода на живота на Земята, ние просто се нуждаем от много самовъзпроизвеждаща се РНК. Но откъде идва самовъзпроизвеждащата се РНК?
Раждането на отровата
В новото проучване изследователите разработват сложен модел на ранната Земя по следния сценарий:
Мощният сблъсък, създал Луната, току- що се е случил. Повърхността на Земята се охлажда от последствията, океаните тепърва започват да се образуват и започват да се появяват континентите. Все още Земята е доста неприятно място. Метеоритите, останали от образуването на Слънчевата система, непрекъснато удрят младата Земя, а активните вулкани покриват лицето на планетата като тийнейджърски пъпки.
Тези метеоритни удари, колкото и неприятни да са, донасят важен елемент: водород. Водородът е най-лекият елемент, така че не се задържа дълго, освен ако не се свърже в други молекули.
Докато метеоритите доставят свежи запаси от водород в земната атмосфера, вулканите изхвърлят огромни количества въглероден диоксид. Освен това океаните са били много по-топли от днес и непрекъснато се изпаряват в атмосферата. И накрая, подводните вулкани изпускат метан.
Тъй като всички тези молекули се натрупват в атмосферата, ударите на светкавици и ултравиолетовото лъчение от Слънцето осигуряват енергията, за да разклащат малко тази химична смес. В този случай тези източници осигуряват енергията, необходима за образуването на ... циановодород.
Точно така, циановодород. Отровният газ, който може да предизвика сигурна смърт за съвременния живот, може би е бил най-важната молекула в развитието на същия този живот.
... и живота
Основното свойство на циановодорода е, че той реагира сам със себе си. И тъй като животът може да се счита за много сложна версия на химикали, взаимодействащи сами със себе си, циановодородът изглежда като интригуваща отправна точка. Също така, циановодородът реагира с други молекули, като формалдехид, за да произведе други интересни биомолекули. Тези биомолекули от своя страна са градивните елементи на нуклеобази, рибоза и нуклеотиди, които след това могат да образуват РНК.
ДНК и РНК. Кредит: Zappys Technology/Flickr/CC BY 2.0
В своята работа изследователите откриват, че циановодородът може да вали от атмосферата в топли малки езерца, където съединението започва своя молекулен танц с други естествено срещащи се молекули. Те откриват, че по време на период от 100 милиона години преди около 4,4 милиарда години, количеството циановодород, което вали в езерата, е достатъчно, за да създаде високи концентрации на аденин, един от компонентите на РНК.
В крайна сметка, когато метеоритите спрират да падат, нивата на водород в атмосферата спадат. Но дотогава може да е създадено достатъчно аденин, за да започне образуването на РНК вериги, което може да е задействалосаморепликацията и началните етапи от живота, обясняват изследователите.
Ако изглежда като много стъпки, това е защото е така. Въпреки че тези ранни форми на живот са изключително примитивни от гледна точка на съвременния живот, самовъзпроизвеждащите се и катализиращи се РНК вериги вече са изключително сложни молекули и тяхната поява задължително включва много реакции на предшественици.
Без значение какво, нещо специално определено се е случило на Земята отдавна и може да е започнало с циановодород.
Справка: Towards RNA life on Early Earth: From atmospheric HCN to biomolecule production in warm little ponds
Ben K. D. Pearce, Karan Molaverdikhani, Ralph E. Pudritz, Thomas Henning, Kaitlin E. Cerrillo, https://arxiv.org/abs/2201.00829
Източник: The first life on Earth depended on a deadly poisonous gas, study suggests, Paul Sutter, Live Science
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари