Проблема происхождения жизни на Земле упирается в сложные химические и физические вопросы. Так, до конца неясно, что же дало энергию для первых реакций, которые привели к образованию первых органических соединений. Возможно, это было то же вещество, что используется в составе люминофоров в старых телевизорах.
В 1953 г. Стенли Миллером и Гарольдом Юри были проведены эксперименты, ставшие сегодня настоящей классикой. 22-летний Миллер и его научный руководитель Юри намерены были проверить гипотезу Александра Опарина о «химической эволюции». Суть ее состоит в том, что условия, существовавшие на молодой Земле (частые грозы с молниями, довольно высокая температура и т.д.) могли вести к появлению необходимых для жизни органических молекул из простейших неорганических соединений (смеси водного пара, метана, аммиака, угарного газа и водорода).
И действительно, эксперимент по воспроизведению этих условий в лаборатории показал, что вскоре 10-15% углерода, присутствовавшего в системе, переходит в органическую форму в виде простых аминокислот, сахаров, липидов и азотистых оснований (составной части нуклеиновых кислот). Конечно, между этой несложной органикой и даже самым простым живым организмом лежит пропасть. Но первый шаг сделан – а над остальными ученые с тех пор бьются, и не без результатов. Так, показано, что из продуктов реакции Миллера-Юри при условиях, симулирующих условия, бывшие на Земле 4,5 млрд лет назад, можно получить и более сложные молекулы – в том числе, аминокислоту серин, сахар рибозу, азотистое основание аденин; а из их смеси – «универсальный энергоноситель» живой клетки АТФ. И так далее.
В частности, высказываются самые разные гипотезы о том, где именно могли идти эти процессы, и какие условия могли способствовать им. К примеру, «перспективными» считаются пористые отложения (создающие большую площадь поверхности и заодно удобные естественные «пробирки» для протекания реакций) на теплом мелководье. А еще одно исследование в развитие этого классического эксперимента провели ученые из России и США во главе с Арменом Мулкиджаняном (Armen Mulkidjanian) и Михаилом Гальпериным (Michael Galperin). По их мнению, подлинной колыбелью жизни могли стать пористые структуры, обладающие естественной «фотосинтетической активностью».
Это – структуры, напоминающие существующие сегодня глубоководные гидротермальные жерла, насыщенные сульфидом цинка (люминофором). По мнению ученых, при более высоком давлении, которое создавала атмосфера Земли, состоявшая тогда, в основном, из углекислого газа, сульфид цинка мог откладываться и на мелководье, где на него могли воздействовать и солнечные лучи, насыщая его своей энергией.
«Сложность проблемы происхождения жизни, - говорит Мулкиджанян, - в том, что для ее решения необходимо ответить на целый ряд вопросов. Мы отвечаем на вопрос об «энергообеспечении» этого процесса».
По мнению ученого, отправной точкой для дискуссий о процессе химической эволюции послужил момент, когда специалисты задались вопросом о том, насколько точно эксперимент Миллера-Юри воспроизводил условия молодой Земли. Мы уже рассказывали о том, что некоторые считают абсолютно необходимым добавить в них высокую вулканическую активность («Вулканическая жизнь»). Мулкиджанян же делает упор на составе ранней атмосферы. В опытах Миллера-Юри она включала метан, водород, аммиак и водный пар – говоря языком химии, была восстановительной, в противоположность современной окислительной, содержащей значительные количества кислорода.
Сегодня же появились свидетельства о том, что на самом деле атмосфера в те годы была нейтральной, на львиную долю состоявшей из углекислого газа, с небольшими количествами азота и водорода (как атмосфера современного Марса). Однако при таких условиях повторение опыта Миллера-Юри (проведенное, в том числе и самим Стенли Миллером) не приводит к появлению аминокислот. В результате, казалось, у нас не остается достаточных доказательств для того, чтобы говорить о появлении «кирпичиков жизни» в результате химической эволюции. Но слишком уж стройна, логична и последовательна эта теория, чтобы так просто от нее отказываться.
В этом на помощь ученым и приходит сульфид цинка. «Имея массу углекислого газа, - поясняет Мулкиджанян, - чтобы получить более сложные органические вещества, вам его необходимо восстановить, а для этого необходим восстановитель – источник электронов». По его мнению, именно уникальные способности сульфида цинка запасать энергию излучения делают его ключевым компонентом не только в составе люминофора для промышленных целей, но и – некогда – в ряду элементов, приведших к появлению жизни. Он накапливал падающую на него энергию ультрафиолетовых лучей Солнца, затем отдавая его в ходе восстановительных реакций с углекислым газом. Словом, делал примерно то же, что и растения в процессе фотосинтеза.
В подтверждение своей гипотезы Мулкиджанян и Гальперин приводят тот факт, что современные живые клетки используют действительно большие количества цинка – в том числе, в комплексе с белками, ДНК и РНК. Более того, Zn чаще встречается в тех белках, которые считаются наиболее «эволюционно древними». По мнению ученых, это косвенно подтверждает, что жизнь должна была появиться в «насыщенной цинком» среде, хотя они и признаются, что их идея нуждается в дальнейшей проверке
http://forum.galactika.info/viewtopic.php?f=5&t=369&sid=ed3d463566408457e1dc3ed49da39324
|
