Подводные газы оспорили авторство жизни у первичного супа
Не смотря на то, что разменявшая уже девятый дюжина концепция зарождения органических молекул из «первичного бульона» и остаётся главенствующей в современном научном мире, она далеко не идеальна. Главный вопрос теории – отсутствие источника энергии, которая имела возможность бы запустить таковой процесс, – удачно разрешается в новом изучении.
Команда экспертов под управлением Ника Лейна (Nick Lane), доктора наук университетского колледжа в Лондоне (University College London), в следствии продолжительных изысканий сумела отыскать ключ к термодинамическому парадоксу «бульонной теории».
Кратко он пребывает в том, что насыщенный органическими веществами «суп», рассеянный по всему океану, попросту не разрешал бы первым клеткам приобретать хватает энергии для жизнедеятельности.
Согласно точки зрения учёных, органические соединения появились из газов (H2, CO2, N2, H2S), а ярким толчком к образованию судьбы послужили созданные в гидротермальных источниках на дне океана химические протонные градиенты (отличие в концентрации протонов). Такие источники должны были быть пронизаны необычными порами микроскопического размера.
В размещённой в BioEssays статье Лейном и сотрудниками приводится обоснование того, что жизнь появилась благодаря процессу хемиосмоса.
Поясним, осмос (osmosis) – процесс диффузии молекул воды через селективно проницаемую мембрану.Хемиосмос же (chemiosmosis) – процесс подобной диффузии ионов (в большинстве случаев ионов Н+, другими словами протонов) (иллюстрации Wikipedia Commons/University of Wisconsin).
При проходе через эти маленькие отверстия каталитические протоклетки применяли появляющийся в таких источниках градиентный эффект для производства аденозинтрифосфата (АТФ) – нуклеотида, играющего наиболее значимую роль в обмене веществ и энергии в организмах, «универсального аккумулятора» для живых совокупностей.
Глубоководные щелочные источники создают химические градиенты, весьма похожие на тот, что имеется фактически во всех организмах, живущих на данный момент на Земле, – так называемый трансмембранный протонный градиент (фото Dudley Foster, William R. Normark/USGS).
По логике учёных, ранние клетки имели возможность сформироваться в следствии процесса хемиосмоса, а позднее эволюционировать для собственного собственного протонного градиента благодаря механизму переноса электрона от донора к акцептору.
Как вычисляют исследователи, первым таким донором был водород, а акцептором – СО2.
При таких условиях обстоятельство «хемиосмотичности» всех сегодняшних организмов содержится в том, что они унаследовали данный процесс как раз от тех первых клеток на дне океанов.
«Современные живые клетки унаследовали однообразный размер протонного градиента и, основное, ту же ориентацию: „минус“ – в клетки, „плюс&кожный покров; – снаружи, как и у неорганических пузырьков, из которых они появились», – говорит ведущий создатель изучения Джон Аллен (John Allen) из Английского университета Королевы Марии (QMUL) (фото Teri Pengilley/Independent).
самые вероятные кандидаты на зарождение судьбы при таких условиях — гидротермальные источники срединно-океанических хребтов (тёмные курильщики), давешний объект интереса учёных.
Два вероятных дороги эволюции из «первобытного супа».
В варианте «A» РНК и белки развиваются параллельно с формированием липидной капсулы, дабы после этого вместе с ней образовать протоклетку. В сценарии «B» предполагается, что первичная судьба появилась в следствии самоорганизации молекул в липидной капсулы (появившейся раньше), и уже в ней неспешно развились более сложные структуры (иллюстрация Daniel Segre et al./Nature).
Опыты, проводившиеся до этого, продемонстрировали, что при температуре более чем 80 градусов в них может происходить абиогенный синтез органических веществ из неорганических соединений. Катализатором этих реакций помогают присутствующие в гидротермальных водах жёсткие частицы с содержанием никеля и железа.
Более привычный русскому читателю термин первичный бульон был независимо изобретён советским биологом Александром Опариным, что, кстати, ещё до Холдейна в первой половине 20-ых годов XX века выдвинул теорию о постепенной эволюции углеродосодержащих молекул – того, что в более широком смысле позже назовут абиогенезом.
Совершённый в первой половине 50-ых годов XX века проверочный опыт Миллера — Юри продемонстрировал наличие в конечной смеси пяти аминокислот, но более надежный повторный анализ 2008 года продемонстрировал, что их появилось в действительности 22.
Ранее мы говорили, как таинственные тёмные курильщики являются опорой фотосинтеза для бактерий (фото OAR/National Undersea Research Program (NURP); NOAA).
«Практически нереально представить, как жизнь имела возможность появиться без хемиосмоса, — говорит Лейн, награждённый в прошедшем сезоне премией за собственное изучение. — Пришло время отказаться от хорошего понимания „первичного супа“ как источника „жизни без кислорода“, которое восходит ко времени, в то время, когда никто ещё не осознавал, как синтезируется АТФ».
