Каково происхождение жизни?

Считается, что происхождение жизни произошло где-то между 4,4 миллиардами лет назад, когда океаны и континенты только начинали формироваться, и 2,7 миллиардами лет назад, когда широко признано, что микроорганизмы существовали в огромных количествах из-за их влияния на изотоп. соотношения в соответствующих слоях. Где именно в этом диапазоне 1,7 миллиарда лет истинное происхождение жизни может быть найдено менее точно. В противоречивой статье, опубликованной в 2002 году палеонтологом UCLA Уильямом Шопфом, утверждается, что волнистые геологические образования, называемые стромалитами, на самом деле содержат окаменелые микробы водорослей 3,5 миллиардов лет. Некоторые палеонтологи не согласны с выводами Шопфа и оценивают первую жизнь в возрасте около 3,0 миллиардов лет вместо 3,5 миллиардов.

Данные из суперкрустального пояса Исуа в Западной Гренландии указывают на еще более раннюю дату возникновения жизни - 3,85 миллиарда лет назад. С. Мойзис делает эту оценку на основе концентрации изотопов. Поскольку жизнь преимущественно поглощает изотоп углерода-12, области, где жизнь существовала, содержат более высокое, чем обычно, отношение углерода-12 к более тяжелому изотопу углерода-13. Это широко известно, но интерпретация отложений менее проста, и палеонтологи не всегда соглашаются с выводами своих коллег.

Мы не знаем точных геологических условий этой планеты 3 миллиарда лет назад, но у нас есть грубое представление, и мы можем воссоздать эти условия в лаборатории. Стэнли Миллер и Гарольд Юри воссоздали эти условия в своем знаменитом исследовании 1953 года, эксперименте Миллера-Юри. Используя сильно восстановленную (не насыщенную кислородом) смесь газов, таких как метан, аммиак и водород, эти ученые синтезировали основные органические мономеры, такие как аминокислоты, в абсолютно неорганической среде. Теперь свободно плавающие аминокислоты очень далеки от самовоспроизводящихся, пронизанных метаболизмом микроорганизмов, но они, по крайней мере, дают представление о том, как все могло начаться.

В больших теплых океанах ранней Земли квинтиллионы этих молекул случайным образом сталкивались и объединялись, в конечном итоге создавая зародышевый протогеном в некотором роде. Однако эту гипотезу вводит в заблуждение тот факт, что среда, созданная в эксперименте Миллера-Юри, имела высокие концентрации химических веществ, которые могли бы предотвратить образование сложных полимеров из мономерных строительных блоков.

В 1950-х и 1960-х годах другой исследователь, Сидни Фокс, создал в лаборатории ранне-земную среду и изучил динамику. Он наблюдал самопроизвольное образование пептидов из предшественников аминокислот и видел, что эти химические вещества иногда превращались в микросферы или закрытые сферические мембраны, которые, по его мнению, были протоклетками. Если бы сформировались определенные микросферы, способные стимулировать рост дополнительных микросфер вокруг них, это означало бы примитивную форму самовоспроизведения, и в конечном итоге эволюция Дарвина взяла бы верх, создав эффективные саморепликаторы, такие как современные цианобактерии.

Другая популярная школа мысли о происхождении жизни, «гипотеза мира РНК», предполагает, что формы жизни, когда примитивные молекулы РНК стали способны катализировать их собственную репликацию. Доказательством этого является то, что РНК может хранить информацию и катализировать химические реакции. Его основополагающее значение в современной жизни также предполагает, что сегодняшняя жизнь, возможно, произошла от предшественников полностью РНК.

Происхождение жизни продолжает оставаться горячей темой для исследований и спекуляций. Возможно, однажды будет достаточно доказательств, или кто-то достаточно умный, чтобы мы узнали, как это произошло на самом деле.