I følge en hypotese oppstod primitivt prekulært liv for mer enn fire milliarder år siden på land blant vulkaner og fumaroler, som ga all nødvendig kjemi for bevaring og ernæring. Dette kunne ha skjedd både på Jorden og på Mars.
En levende celle er en veldig kompleks organisme som kombinerer mange elementer, mekanismer og prosesser. Hvordan den ble dannet er ukjent. Noen forskere prøver å syntetisere en celle som en helhet, andre går fra enkel til kompleks, og finner ut hvordan dens bestanddeler ble dannet hver for seg og deretter utviklet seg over milliarder av år.
I lang tid ble det antatt at livet oppsto i verdenshavene, men nylig har dette synspunktet blitt kritisert. Selv om vann er en del av cellen, er det skadelig for spontan syntese av biomolekyler. I tillegg er det ingen holdepunkter for at hav og hav eksisterte på overflaten av planeten for mer enn fire milliarder år siden, da antagelig prosessen med livets opprinnelse begynte.
RNA-verdens kjemi
Proto-livets rolle kreves av molekyler av ribonukleinsyre, RNA. De er i stand til å lagre informasjon, reprodusere, syntetisere proteiner og uavhengig utføre mange forskjellige funksjoner, som i en moderne celle har overtatt DNA, enzymer og andre biologiske molekyler.
RNA-molekyler består av vekslende nukleotider koblet av oksygenbroer. Forskere har lenge prøvd å gjenskape koblingene til polymerkjeden til dette komplekse molekylet, men gjennombruddet kom først i 2009, da de britiske forskerne Matthew Powner og John Sutherland publiserte resultatene fra eksperimenter på syntese av to RNA-nukleotider - cytosin og uracil. De ble oppnådd i laboratoriebetingelser fra enkelt organisk materiale og fosfat etter ultrafiolett bestråling.
De syntetiserte to naturlige nukleotider helt. Det var et enormt gjennombrudd, - sier RIA Novosti Armen Mulkidzhanyan, doktor i biologiske vitenskaper, ansatt ved A. N. Belozersky forskningsinstitutt for fysisk og kjemisk biologi, Lomonosov Moskva statsuniversitet, ansatt ved fysikkavdelingen ved Osnabruck universitet (Tyskland).
Salgsfremmende video:
Nukleotidet består av en nitrogenholdig base, sukker (ribose) og fosfatgrupper når den er festet til hvilken energi som er lagret. Alexander Butlerov viste hvordan man i 1859 fikk blandinger av komplekse sukkerarter fra organisk materiale. Halvannen århundre senere fant den amerikanske kjemikeren Steven Benner ut at for at denne reaksjonen selektivt skal danne ribose, er molybdenoksyd nødvendig som katalysator. I tillegg, for å stabilisere de resulterende sukkerettene, trengs det mye borater - borsyresalter. Benner teoretiserte at slike kjemiske forhold kunne eksistere et sted i ørkener, som de tørre, basalthøydene på Mars.
“Faktisk var tidlige Mars og Jorden veldig like. Mars kan ha hatt en enda mer oksidert atmosfære enn den gamle jorden, og det er funnet borateavsetninger der, noe som antyder langvarig geotermisk aktivitet. Halvparten av territoriet til Mars er sammensatt av bergarter som er eldre enn fire milliarder år, så det er fornuftig å se etter spor etter liv der. På grunn av platetektonikk har bergarter i denne alderen ikke overlevd på jorden,”forklarer Mulkidzhanyan.
Solfatara vulkan, Phlegraean Fields, Italia / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean Fields.
Det er ikke noe liv uten lys
Celleenergispesialist Armen Mulkidzhanyan har lenge håndtert problemet med livets opprinnelse, som har ærverdige tradisjoner i sovjetisk og russisk vitenskap. Det er nok å si at akademikeren Alexander Oparin regnes som grunnleggeren av denne vitenskapelige retningen over hele verden.
Mulkidzhanyan og kollegene antydet at ultrafiolett lys kunne være en nøkkelfaktor i valg av de første biomolekylene. Den gamle atmosfæren inneholdt verken oksygen eller ozon. Den beholdt de biomolekylene som til å begynne med bare kunne varmes opp av solstrålene uten å råtne. Dette er dokumentert av det faktum at alle naturlige nitrogenholdige baser av RNA har denne egenskapen. Men levende protoorganismer ville neppe motstå den harde kosmiske strålingen, mener biologen. Dette betyr at det ikke kan være spørsmål om deres levering av meteoritter fra Mars til Jorden.
Geotermiske felt som dannes rundt vulkaner er egnet for livets opprinnelse. I stedet for vann, som i geysirer, rømmer damp fra varme kilder, mettet med alle nødvendige komponenter. Den inneholder karbondioksid, hydrogen, ammoniakk, sulfider, fosfater, molybden, borater, kalium - og det er mer av det enn natrium. Kalium dominerer også i cellene til alle organismer, fordi ellers er biobiosyntese av proteiner umulig. Som Mulkidzhanyan og kolleger har vist, er kalium avgjørende for at de eldste proteiner skal fungere. De ble beregnet i 2000 av bioinformatikk Evgeny Kunin under gjenoppbyggingen av den felles stamfaren til alle cellulære organismer - LUCA (Last Universal Cellular Ancestor).
Proteinene som koder for LUCA-genene bruker også sinkioner som katalysatorer eller byggesteiner.
“Sinksulfider kan danne alle bakterier. Interessant er at krystaller av sinksulfid og et lignende kadmiumsulfid er i stand til å redusere karbondioksid til organiske, potensielt "spiselige" molekyler under ultrafiolett lys. Derfor kunne de første levende organismer dekke seg med krystaller av disse mineralene for å beskytte seg mot ultrafiolett stråling og få mat,”forklarer forskeren.
Sink er flyktig, krystalliserer sakte og utfeller, i motsetning til jern og kobber, i periferien av geotermiske felt, der det ikke er varmt.
"På den kule periferien til slike felt kunne 'livets ringer' ha dannet seg rundt varme varme kilder," konkluderer forskeren.
Det eksisterer fortsatt geotermiske felt på jorden - i motsetning til Mars, hvis innvoll er avkjølt. Armen Mulkidzhanyan studerte sammen med geokjemisten Andrey Bychkov fra Lomonosov Moskva statsuniversitet de kjemiske forholdene til fumaroler nær vulkanen Mutnovsky i Kamtsjatka. Lignende forhold er observert i Yellowstone nasjonalpark i USA, i Lardarello geotermiske felt i Italia og Matsukawa i Japan.
Nylig ble det oppdaget spor etter et 3,5 milliarder år gammelt geotermisk felt i Pilbara-regionen i Australia, samme sted der de eldste sporene etter levende samfunn på jorden ble funnet.
Tatiana Pichugina
