Микробы могут принести жизнь на Землю

Тем не менее, через миллиард лет или около того на планете зародилась жизнь. «Согласно их ископаемым следам, – говорит Кристиан де Дюв, – бактерии, которые жили 3,5 миллиарда лет назад, были разнообразными и развитыми», добавляя, что «без сомнения, этим ранним формам жизни предшествовали более рудиментарные формы, а сами им предшествовали более рудиментарные. те, которым предшествовал общий предок всего живого ».

Ученые годами спрашивали, когда возник этот последний универсальный общий предок (LUCA, который мог быть не одним организмом, а скорее совокупностью микробов, имеющих общий генофонд), и спорили о его происхождении. Борьба еще далека от завершения.

«Теплый прудик» Дарвина

Чарльз Дарвин писал в 1871 году, что «теплый пруд», содержащий «соли аммиака и фосфорной кислоты, свет, тепло, электричество», химически образует «протеиновое» соединение, которое может претерпевать еще более сложные изменения, необходимые для образования живого организма.

Но Ричард Докинз отмечает, что саморепликация необходима для эволюции, и для этого нужна ДНК или даже РНК, ни одна из которых еще не была описана и, следовательно, не была неизвестна Дарвину. Из-за этого Докинз считает спонтанное образование белка ключевым событием в происхождении жизни «менее многообещающим, чем большинство идей Дарвина».

Это не означает, что, учитывая наше нынешнее понимание генетики, идея маленького теплого пруда концептуально неверна; просто замените белок ДНК или РНК.

Действительно, значительное количество исследователей убеждены, что жизнь зародилась в теплом первозданном океане, полном органических молекул, – концепция, у которой выросли ноги, когда молодой аспирант по имени Стэнли Л. Миллер, работавший в лаборатории Гарольда Юри в Чикагском университете, решил посмотреть. что могла сделать молния в богатой водородом смеси, имитирующей раннюю атмосферу Земли.

Миллер смоделировал примитивные грозы с повторяющимися электрическими разрядами, вливаемыми в колдовскую смесь из метана, аммиака и водорода, эксперимент, который он провел с «неохотного согласия» Юри, который считал этот проект слишком «сомнительным» для докторской диссертации.

Но результаты – создание ключевых аминокислот и других органических молекул – мгновенно сделали Миллера знаменитостью, – говорится в статье де Дюве и Миллера в журнале от 15 мая 1953 года. Наука запустила современные исследования происхождения жизни.

Более поздние исследования серьезно поставили под сомнение условия экспериментов Миллера, предполагая, что ранняя Земля могла содержать больше углекислого газа и азота, чем метана и аммиака; первые гораздо менее реактивны, чем вторые.

Однако, поскольку большая часть первых полмиллиарда лет нашей летописи горных пород была переработана обратно в ядро ​​планеты, существует решительный недостаток информации о природе пребиотической атмосферы Земли. Но возможно, и даже вероятно, что локальные синтезы происходили по всей поверхности ранней Земли, что делало глобальную атмосферу не столь актуальной.

Например, глубоководные гидротермальные источники считаются хорошим местом рождения жизни, как и древние вулканы и кора на дне океана. Но научное сообщество еще не пришло к научному консенсусу относительно того, где и как это происходило.

«Между тем, – говорит де Дюв, – неожиданная поддержка обоснованности выводов Миллера, если не условий его экспериментов, пришла из космоса». Космические пространства пронизаны межзвездной пылью, микроскопическими частицами, которые содержат высокореактивные комбинации углерода, водорода, азота, кислорода, а также серы и кремния.

Эти молекулы могут быть синтезированы в биологически важные соединения в глубоком космосе и доставлены на Землю в метеоритах. Собранные на Земле богатые углеродом метеориты дали аминокислоты и другие биологически важные органические молекулы.

Космическая химия жизни

Представление о том, что жизнь могла появиться из Вселенной, имеет долгую историю. На рубеже веков шведский физик Сванте Аррениус разработал теорию происхождения жизни на Земле и назвал ее «панспермией», постулируя, что жизнь в форме бактериальных спор переносится на Землю под действием давления света.

Под «панспермией» Аррениус имел в виду, говорит де Дюв, что «семена жизни существуют повсюду в космосе и непрерывно осыпаются на землю».

Из-за сильной радиации в космосе это считали неправдоподобным Фрэнсис Крик, который вместе с Джеймсом Уотсоном описал спираль ДНК в 1953 году, и Лесли Оргел, пионер химии пребиотиков.

Они разработали другое предложение, названное «направленной панспермией», предполагающее, что микробы были доставлены на Землю на космическом корабле, посланном далекой цивилизацией где-то во Вселенной. Неудивительно, что мало кто им поверил.

Приходят астрономы Фред Хойл и Чандра Викрамасингхе, которые «утверждали, что вирусы и бактерии постоянно возникают на хвостах комет и падают на Землю вместе с частицами кометной пыли», – говорит де Дюв.

Они даже считали, что некоторые из этих «микробов» могут быть патогенными и вызывать болезнь. Хойл и Викрамасингх также утверждали, что органические молекулы откладываются на Земле во время близких контактов или столкновений с кометами, присоединяясь к генофонду и делая возможной эволюцию.

Хотя нет никаких убедительных доказательств того, что космический корабль или его изобретатели существуют, «все по-другому для комет и других небесных объектов, таких как метеориты», – говорит де Дюв.

Например, совсем недавно ученый НАСА Ричард Б. Гувер убедительно показал, что микробные остатки, очень похожие на цианобактерии, встроены в метеорит Мерчисон. Зная, насколько приспособляемы, выносливы и древние цианобактерии на Земле, они, скорее всего, являются древними предками.

В поисках жизни где-нибудь во вселенной

Густав Аррениус предупреждает, что нам нужно «различать заявления о существовании жизни в метеоритах, приписываемые панспермии, и жизнь на других планетах, в первую очередь на Марсе, или на спутниках – в основном на Титане – в нашей солнечной системе».

Ричард Гувер, заслуживающий похвалы за его самоотверженные усилия, по его словам, «должен вести ту же битву, что и любой другой – риск заражения затрагивает все, что коснулось Земли или землян».

По его словам, Марс – это совершенно другой случай: «Здесь мы имеем дело с дебатами о неорганических минеральных структурах, которые имеют поразительную червеобразную форму и поэтому считаются верующими окаменелыми организмами. Вопрос о вымершей или существующей жизни на Марсе приближается к разрешению благодаря интенсивным программам миссий НАСА ».

«Лучший и почти доступный материал, чтобы убедительно показать жизнь в космосе, – говорит Аррениус, – будет защищен, возвращен или проанализирован на месте марсианской почвы или льда, или кометных частиц, захваченных космическими зондами». Последние, по его словам, были изучены, «но, увы, пока без ошибок». Таким образом, по словам внука Сванте Густава, «панспермия остается заманчивой, но недоказанной концепцией, одной из целей НАСА».