Жизнь могла начаться с липкой слизи — задолго до появления клеток

Учёные выдвигают множество теорий о том, как неживые материалы Земли превратились в живые клетки. В недавней статье международная группа исследователей утверждает, что жизнь могла в начальный раз появиться в клейкой слизи, прилипшей к камню, задолго до формирования настоящих клеток.

Подобно бактериальным биоплёнкам, которые мы сегодня видим на камнях, в прудах и на поверхности нечищеных зубов, полутвёрдая гелевая матрица могла стать идеальной средой для зарождения жизни как на Земле, так и, возможно, на других планетах, полагают авторы.

Эта концепция «желеобразной жизни» остаётся довольно нишевой: большинство теорий происхождения жизни предполагают, что первая органическая химия зародилась в воде, а не в слизи.

ОТем не менее эти теории также затрудняются объяснить, как простые молекулы, которые, вероятно, находились в водах ранней Земли, могли превратиться в нечто столь сложное, как РНК (рибонуклеиновая кислота) или ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), без дополнительной поддержки. Гелеобразная среда могла бы решить сразу некоторое количество из этих проблем.

Астробиолог Тони Цзя из Университета Хиросимы и его соавторы предполагают, что гелевая среда могла удерживать и организовывать молекулы в достаточно стабильные структуры, чтобы преодолеть некоторые ключевые барьеры в пребиотической химии.

Ранняя Земля не отличалась мягким климатом и не была защищена озоновым слоем, как сегодня. Интенсивное ультрафиолетовое излучение могло беспрепятственно достигать поверхности, а температуры были экстремальными.

Пребиотические гели, по мнению команды, могли обеспечить столь необходимую защиту хрупким химическим процессам задолго до появления мембранных клеток. В соответствии с этой теории, впервые предложенной в 2005 году и дополненной в новой работе, протоклетки были не первым шагом в происхождении жизни, а скорее результатом химической организации, сформированной первобытной слизью.

Авторы описывают пребиотическую концепцию первичного геля, в соответствии с которой ранняя жизнь могла возникнуть в прикреплённых к поверхности гелевых матрицах. Такие гели, возможно, позволили примитивным химическим системам преодолеть ключевые барьеры, обеспечив концентрацию молекул, селективное удержание, повышение эффективности реакций и буферизацию окружающей среды.

По их предположению, в этих ранних гелях первые признаки метаболизма могли возникнуть в итоге переноса электронов между химическими веществами. Наряду с видимым и инфракрасным светом ультрафиолетовое излучение, проникающее в гель, могло обеспечивать дополнительную энергию для химических реакций внутри него — подобно тому, как это происходит сегодня в растениях при фотосинтезе.

Гели могут концентрировать мономеры, такие как активированные нуклеотиды и аминокислоты, добавляет команда, и быть устроены итак, чтобы избирательно удерживать и взаимодействовать с одними химическими веществами, а не с другими.

Влажная, но не полностью водная среда внутри гелевой матрицы способствует реакциям, которые связывают мономеры между собой, образуя полимеры — сложные молекулы, подобные тем, что присутствуют в живых организмах, — в отличие от реакций гидролиза, при которых вещества распадаются на более мелкие компоненты.