И все пак дошли сме от Космоса

Може ли планетата Земя да се нарече родина на земния живот? Палеонтологът Санкар Чатърджи от Тексаския технологичен университет смята, че зародишите на живота са паднали от небето и са покълнали тук.

Благодарение на постоянната бомбардировка на земната повърхност от комети и метеорити преди 4 млрд. години, в епохата на началното формиране на планетите, възникналите след сблъсъците големи кратери не само са съдържали вода и основни химични строителни материали за живот, но и са послужили като прекрасни тигели, в които тези вещества са се концентрирали и са се подготвили за създаването на първите прости организми.

Чатърджи е известен преди всичко като специалист по динозаврите и птерозаврите, но всъщност повече го интересуват анализът и синтезът на химичната еволюция, обясняваща геоложките процеси в зората на съществуването на Земята. „Това е Свещеният Граал на науката, към който всички се стремим”, пояснява той.

Докато анализирал останките на древни същества, палеонтологът мимоходом открил кратера Шива на дъното на Индийския океан на запад от Мумбай. Ако тази структура действително има ударен произход (а това още не е доказано), то тя е създадена от метеорит с диаметър около 40 км, паднал почти едновременно с този, който е формирал кратера Чиксулуб на полуостров Юкатан в Мексико. Вероятно такъв метеоритен дъжд е станал една от главните причини за измирането на динозаврите и много други животни преди 65 млн. години.

Случайно или не, метеоритите са станали главни герои и в новата концепция на учения, тъй като той се чувствал длъжен да докаже, че небесните гости не само вземат живот, но и го даряват. Изучавайки три локации, в които са открити стари вкаменелости, известни на науката, той стигнал до извода, че именно метеорити и комети са донесли на Земята всички необходими съставки и са създали подходящите условия за възникването на живот. Тоест първите едноклетъчни организми са се появили на света в хидротермални басейни.

„Преди четири и половина милиарда години току-що формиралата се Земя е била стерилна и негодна за живот – пояснява Чатърджи. – Тя е представлявала врящ котел – изригвали са вулкани, падали са метеоритни дъждове, повърхността е била покрита от отровни газове. Милиард години след това тя все още е била безметежна, покрита с вода планета, гъмжаща от микроби – предци на всички живи същества.”

Споровете за произхода на живота традиционно се въртят около химичната еволюция на клетките от органични молекули по пътя на естествените процеси – космически, геологичен, химичен и биологичен.

На космическия етап (преди 4,1–3,8 млрд. г.) още несформиралата се окончателно Земя и цялата Слънчева система заедно с нея всекидневно са били обработвани от астероиди и комети. Тектониката на плочите, вятърът и водата отдавна са изтрили следите от това бурно време, но древните кратери, съхранени на повърхността на Марс, Венера, Меркурий и Луната, позволяват да се съди за това колко тежка е била тази бомбардировка.

Идеалните тигели, според Чатърджи, са били кратери с диаметър около 550 км. Образувалите ги метеорити са били толкова големи, че трябва да са пробили земната кора, създавайки въпросните вулкани и геотермални басейни. Донесените от тях вещества са се концентрирали и полимеризирали в тези условия.

Ученият смята, че местата в Гренландия, Австралия и Южна Африка, където са открити древни породи, съдържащи фосили, са остатъци от такива кратери – дълбоки, тъмни и горещи.

Тъй като на Земята й е провървяло да се озове на идеалното разстояние от Слънцето, разбивалите се тук комети са ставали източник на вода и допълнителни съставки. И ето че преминаваме към геоложкия стадий – кратерите са се напълнили с вода, геотермалната активност я е нагряла, възникнала е конвекция – водата постоянно се е движила, превръщайки се в първичната супа.

„Геоложкият етап е период на много тъмни, горещи и изолирани среди с хидротермални системи, които са послужили като инкубатори на живот – обяснява Чатърджи. – Настъпила е сегрегация и концентрация на органичните молекули в конвективните потоци. Нещо подобно наблюдаваме сега на дъното на океаните, но само подобно. Това е бил странен свят, на нас би ни се сторил воняща преизподня, обвита в сероводород, метан, азотен оксид и пара, но именно там е била енергията, поддържаща живота.”

След това е започнал химичният стадий. Топлината в кратерите е смесила химичните вещества и е предизвикала трансформация на простите съединения в по-големи и сложни.

По-скоро пори и пукнатини в басейните са изиграли ролята на „гори”, в които са се събирали най-простите РНК и белтъци. Въпреки широко разпространената хипотеза, че отначало се е появила РНК, а след това белтъците, Чатърджи смята, че те са възникнали едновременно – там, където са били защитени от външни въздействия.

„Светът, в който са съжителствали РНК и белтъците, повече подхожда за среда с хидротермални басейни – твърди ученият. – Молекулите РНК са доста неустойчиви. В условията на геотермална активност те трябва бързо да се разпадат. За да могат спокойно да се възпроизвеждат и метаболизират, са необходими определени катализатори и простите белтъци прекрасно подхождат за тази роля. И след това аминокиселините, от които се състоят белтъците, са се образували по-лесно, отколкото компонентите на РНК.”

Остава въпросът за това по какъв начин белтъчният и РНК материал, свободно плуващ в тази супа, се е защитавал от външните въздействия с помощта на мембрана. Чатърджи поверява тази хипотеза на Дейвид Дриймър от Калифорнийския университет, който смята, че мембранният материал вече е присъствал в супата. Изследователят е успял да извлече везикули мастни киселини от метеорита от Мърчисън, паднал през 1969 г. в Австралия. Мехурчетата космически мазнини приличат на клетъчните мембрани.

„Метеорити – ето какво е донесло липидите на Земята – убеден е Чатърджи. – Този материал е плувал на повърхността на водата, а конвекционните течения от време на време са го отнасяли надълбоко. Процесът е продължил милиони години и в края на краищата простите РНК и белтъците са се оказали заключени заедно в тези капсули. Те са започнали да си взаимодействат и с времето РНК е породила ДНК – по-устойчиво съединение. Появил се е генетичен код и първите клетки са започнали да се делят.

Финалният стадий – биологичният – подразбира възникването на възпроизвеждащи клетки, които са се научили да съхраняват, обработват и предават генетична информация на потомството. Последните са образували най-фантастични комбинации между гени и безкрайното количество клетки накрая е нацелило верния път на репликация.

Така е възникнала еволюцията в Дарвиновото й разбиране, а заедно с нея биологията – кулминацията от космически, биологични и химични процеси.

Чатърджи смята, че съвременните РНК вируси и богатите на белтъци приони, предизвикващи смъртоносни заболявания, може да се окажат еволюционно наследство на примитивните РНК и белтъци. Възможно е те да са древни клетъчни частици, предшестващи първия клетъчен живот. Щом се е появила последната, РНК вирусите и прионите са остарели, но са оцелели и са започнали паразитен начин на живот.

Разбира се, ученият прекрасно разбира, че всяка подобна теория, колкото и логична да изглежда тя, се нуждае от експериментално потвърждение и той е готов да вземе участие в провеждането на опити по пресъздаването на древния предбиологичен свят, за да потвърди или опровергае своите разсъждения.

Резултатите от изследването са представени на 125-ата годишна конференция на Геоложкото общество на Америка в Денвър.

Източник: Texas Tech Today