Санкар Чаттерджи, профессор геолого-геофизических наук и куратор палеонтологии в Музее Техасского технологического университета, считает, что нашел ответ, соединив теории химической эволюции с данными, относящимися к ранней геологии нашей планеты.«Это больше, чем найти любого динозавра», — сказал Чаттерджи. «Это то, что мы все искали — Святой Грааль науки».
Благодаря регулярной и сильной бомбардировке поверхности Земли кометами и метеоритами в годы ее формирования 4 миллиарда лет назад, оставленные после этого большие кратеры не только содержали воду и основные химические строительные блоки для жизни, но также стали идеальным тиглем для их концентрирования и приготовления. химикаты для создания первых простых организмов.Он представит свои выводы 30 октября во время 125-й годовщины ежегодного собрания Геологического общества Америки в Денвере.Помимо открытия того, как летают древние животные, Чаттерджи обнаружил метеоритный кратер Шива, который образовался в результате падения метеорита шириной 25 миль у побережья Индии.
Это исследование пришло к выводу, что этот гигантский метеорит вызвал хаос одновременно с падением метеорита Чиксулуб недалеко от Мексики, уничтожив динозавров 65 миллионов лет назад.По иронии судьбы, последнее исследование Чаттерджи предполагает, что метеориты могут быть не только приемниками, но и дарителями жизнь. Он сказал, что удары метеоритов и комет, вероятно, принесли ингредиенты и создали правильные условия для жизни на нашей планете.
Изучая три участка, содержащих самые старые в мире окаменелости, он считает, что знает, как первые одноклеточные организмы образовались в бассейнах гидротермальных кратеров.«Когда Земля сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад, это была стерильная планета, негостеприимная для живых организмов», — сказал Чаттерджи. «Это был бурлящий котел извергающихся вулканов, метеоритов и горячих ядовитых газов.
Миллиард лет спустя это была спокойная водная планета, изобилующая микробной жизнью — предками всего живого ».Рецепт жизни«В течение многих лет дискуссии о происхождении жизни были сосредоточены на химической эволюции живых клеток из органических молекул в результате естественных процессов.
Чаттерджи сказал, что жизнь началась в четыре этапа усложнения: космический, геологический, химический и биологический.На космической стадии еще формирующаяся Земля и наша Солнечная система ежедневно подвергались ударам со стороны скалистых астероидов и ледяных комет между 4,1 и 3,8 миллиардами лет назад. Тектоника плит, ветер и вода скрыли доказательства этого раннего нападения на нашу планету, но древние кратеры на поверхности Марса, Венеры, Меркурия и нашей Луны показывают, насколько сильными были когда-то метеоритные дожди.По его словам, более крупные метеориты, которые образовали ударные бассейны диаметром около 350 миль, случайно стали идеальными тиглями.
Эти метеориты также пробивали земную кору, создавая геотермальные жерла вулканического происхождения. Кроме того, они принесли основные строительные блоки жизни, которые можно было сконцентрировать и полимеризовать в бассейнах кратеров.Изучив окружающую среду самых старых содержащих ископаемые породы на Земле в Гренландии, Австралии и Южной Африке, Чаттерджи сказал, что это могут быть остатки древних кратеров и, возможно, именно те места, где зародилась жизнь в глубоких, темных и жарких местах.
Из-за идеальной близости Земли к Солнцу кометы, упавшие здесь, растворились в воде и наполнили эти бассейны водой и другими ингредиентами. Это породило геологический этап. Когда эти бассейны наполнялись, геотермальные вентиляции нагревали воду и создавали конвекцию, заставляя воду постоянно двигаться и создавать густой изначальный суп.
«Геологическая стадия обеспечивает особую темную, горячую и изолированную среду бассейнов кратеров с системами гидротермальных источников, которые служат инкубаторами для жизни», — сказал он. «Здесь происходили сегрегация и концентрация органических молекул конвективными течениями, что-то вроде тех, что мы находим на дне океана, но все же очень разные. Это был причудливый и изолированный мир, похожий на видение ада с отвратительными запахами сероводорода, метана, оксида азота и пара, которые обеспечивали жизнедеятельность ».Затем началась химическая стадия, сказал Чаттерджи.
Тепло, перемешивающее воду внутри кратеров, смешивало химические вещества и заставляло простые соединения превращаться в более крупные и сложные.Защита важной информацииСкорее всего, поры и щели в бассейнах кратеров служили каркасом для концентраций простых молекул РНК и белка, сказал он. В отличие от популярной теории, которая считает, что сначала появилась РНК, а за ней последовали белки, Чаттерджи считает, что РНК и белки возникли одновременно, были инкапсулированы и защищены от окружающей среды.
«Двойное происхождение мира« РНК / белок »более вероятно в условиях вентиляции, чем в популярном« мире РНК », — сказал он. «Молекулы РНК очень нестабильны. В вентилируемой среде они быстро разлагаются. Некоторые катализаторы, такие как простые белки, были необходимы для репликации и метаболизма примитивной РНК.
С другой стороны, аминокислоты, из которых состоят белки, легче сделать, чем компоненты РНК ».Остается вопрос, насколько рыхлая РНК и белковый материал, плавающий в этом супе, защищают себя мембраной.
Чаттерджи верит в гипотезу профессора Калифорнийского университета Дэвида Димера о существовании перепончатого материала в изначальном супе. Димер выделил пузырьки жирных кислот из метеорита Мерчисон, упавшего в 1969 году в Австралии. Космические жировые пузыри извлекаются из клеточных мембран, имитирующих метеорит.«Метеориты принесли этот жирный липидный материал на раннюю Землю», — сказал Чаттерджи. «Этот жирный липидный материал плавает на поверхности воды в бассейнах кратеров, но перемещается на дно конвекционными потоками.
В какой-то момент этого процесса в течение миллионов лет эта жировая мембрана могла инкапсулировать простую РНК и белки вместе, как мыльный пузырь. Молекулы РНК и белка начинают взаимодействовать и общаться.
В конце концов РНК уступила место ДНК — гораздо более стабильному соединению — и с развитием генетического кода первые клетки разделились ».По словам Чаттерджи, последняя стадия — биологическая стадия — представляет собой происхождение реплицирующихся клеток, поскольку они начали хранить, обрабатывать и передавать генетическую информацию своим дочерним клеткам. Произошло бесконечное количество комбинаций, и бесчисленные числа, должно быть, не сработали, прежде чем секрет репликации был раскрыт и произошел правильный выбор.
«Эти самоподдерживающиеся первые клетки были способны к дарвиновской эволюции», — сказал он. «Появление первых клеток на ранней Земле стало кульминацией долгой истории предшествующих химических, геологических и космических процессов».Чаттерджи также считает, что современные РНК-вирусы и богатые белком прионы, вызывающие смертельные заболевания, вероятно, представляют собой эволюционное наследие примитивных РНК и белковых молекул. Они могут быть самыми старыми клеточными частицами, предшествовавшими первой клеточной жизни.
После того, как клеточная жизнь эволюционировала, РНК-вирусы и прионы стали избыточными, но выжили как паразиты на живых клетках.По словам Чаттерджи, проблема с теориями происхождения жизни в том, что они не предлагают никаких экспериментов, ведущих к появлению клеток. Однако он предложил эксперимент, чтобы воссоздать древний пребиотический мир и поддержать или опровергнуть его теорию.
«Если будущие эксперименты с мембраносвязанными РНК-вирусами и прионами приведут к созданию синтетической протоклетки, это может отразить вероятные пути возникновения жизни на ранней Земле», — сказал он.Что: Документ № 300-5: Воздействие, мир РНК-белков и эндопребиотическое происхождение жизни https://gsa.confex.com/gsa/2013AM/webprogram/Paper222699.html