Що стало джерелом життя на нашій планеті: дослідники вважають, що виявили той самий механізм, який приховується в глибинах Землі.

Одна з найзначніших таємниць нашої планети полягає в тому, де і яким чином виникло життя на Землі. Нещодавно, здається, науковці знайшли важливу підказку в цьому питанні.

Історія нашої планети налічує більше ніж 4,5 мільярда років, і за цей період Земля зазнала значних змін. Хоча ми маємо чимало знань про структуру планети, одна з найбільших таємниць залишається питанням про те, яким чином на Землі виникло життя, зазначає Science Alert.

Попередні дослідження часто фокусувалися на ролі глибоководних гідротермальних джерел -- структур, що підносяться на дні океану і постійно викидають суміш органічних і неорганічних матеріалів. Відомо, що в цих струменях містяться мінерали, відомі як сульфіди заліза і, на думку вчених, імовірно, могли запустити найбільш ранні хімічні реакції, що зародили життя.

У Фокус. Технології запустили власний Telegram-канал! Підписуйтеся, щоб бути в курсі найновіших і найцікавіших новин з наукового світу!

Варто підкреслити, що ці ж самі мінерали можна знайти в гарячих джерелах і сьогодні. Наприклад, одне з таких джерел — Велике призматичне джерело, розташоване в Єллоустоунському національному парку. Гарячі джерела являють собою водойми з ґрунтовими водами, які нагріваються внаслідок вулканічної активності, що відбувається під поверхнею Землі.

Останнє дослідження, здійснене науковцями з Університету Нового Південного Уельсу в Сіднеї, додає нові аргументи до вже існуючих доказів того, що первісні форми цих термальних джерел могли мати вирішальне значення для появи життя на Землі.

Фіксація вуглецю — це механізм, за допомогою якого живі істоти трансформують вуглекислий газ, що знаходиться в атмосфері та у водному середовищі, на органічні сполуки. Різні види життя, такі як рослини, бактерії та археї, використовують різноманітні методи для реалізації цього процесу. Один з найвідоміших прикладів — фотосинтез.

За словами кандидата наук у галузі пребіотичної хімії Куока Фионга Трана, кожен із цих шляхів насправді містить каскад ферментів і білків, до того ж деякі з них містять ядра заліза і сірки. Вчені можуть знайти білки з цими залізно-сірчаними кластерами у всіх формах життя. Ба більше, вчені вважають, що всі вони сходять до Останнього Універсального Спільного предка -- стародавньої прабатьківської клітини, з якої й еволюціонувало все розмаїття життя.

Сульфіди заліза -- це мінерали, що утворюються під час реакції розчиненого заліза з сірководнем -- вулканічним газом, через який гарячі джерела пахнуть тухлими яйцями. Якщо поглянути на структуру цих сульфідів, можна виявити, що деякі з них імовірно схожі на залізно-сірчані кластери.

Зв'язок між сульфідами заліза та фіксацією вуглецю спонукав деяких науковців до висновку, що ці мінерали могли мати ключове значення у переході від ранньої геохімії Землі до виникнення біологічних процесів. У новому дослідженні вчені поглибили це розуміння, досліджуючи хімічну активність сульфідів заліза в давніх гарячих джерелах, які демонструють подібну геохімію до глибоководних джерел.

Команда створила компактну камеру, яка дозволила їм відтворити умови гарячих джерел на ранніх етапах існування планети. Потім вони розподілили синтезовані зразки сульфіду заліза всередині камери: деякі з них були у чистому вигляді, а інші містили дозування металів, характерних для гарячих джерел. Над цими зразками розташували лампу, яка імітувала сонячне світло на поверхні первісної Землі. Важливо зазначити, що дослідники використовували різні типи ламп для створення освітлення з різними рівнями ультрафіолетового випромінювання.

Діоксид вуглецю та водень постійно циркулювали в камері, і дослідники змогли продемонструвати, що ці гази мають суттєве значення для процесу фіксації вуглецю з глибоководних джерел. Виявилося, що всі зразки сульфіду заліза, які були синтезовані, здатні виробляти метанол — продукт фіксації вуглецю — в різних обсягах. Отримані результати свідчать про те, що сульфіди заліза, ймовірно, відіграють роль у фіксації вуглецю не лише в глибоководних гідротермальних системах, але й у наземних джерелах. Крім того, продукція метанолу зростала під впливом видимого світла та при підвищених температурах.

Дослідники також проводили експерименти з варіаціями температури, рівнями освітлення та концентрацією водяної пари. Отримані результати свідчать про те, що залізні сульфіди, ймовірно, відігравали важливу роль у процесі фіксації вуглецю в наземних гарячих джерелах на ранніх стадіях існування Землі.

Додаткові дослідження та теоретичні моделювання продемонстрували, що процес виробництва метанолу відбувається за механізмом, який називається зворотним зсувом води та газу. Важливо відзначити, що вчені помітили аналогічну реакцію у способах, які деякі бактерії та археї застосовують для перетворення вуглекислого газу на поживні речовини.

Вчені зазначають, що ця схожість особливо цікава, оскільки одна з них відбувається на суші, на краю гарячих джерел, а інша -- у вологому середовищі всередині клітин.