Большинство астробиологов считают, что жизнь в какой-то форме, вероятно, может существовать вдали от Земли. Но новые исследования показывают, что жизнь, которую мы знаем на Земле, возможно, никогда не возникла бы вообще, если бы не ключевой элемент, поставленный на планете метеоритами миллиарды лет назад.
Ученые из Университета Вашингтона и Университета Южной Флориды обнаружили, что во времена хадеанских и архейских эонов – первых двух из четырех основных эонов самой ранней истории Земли – тяжелая бомбардировка метеоритами обеспечивала реактивный фосфор, необходимый для создания самой ранней жизни на Земля.
При выпуске в воду этот реакционноспособный фосфор мог быть включен в пребиотические молекулы, и исследователи зафиксировали его присутствие в раннем архейском известняке, показывая, что он обилился около 3,5 миллиардов лет назад.
«Важность этого вывода заключается в том, что он содержит недостающий ингредиент в рецепте происхождения жизни: форму фосфора, которая может быть легко включена в основные биологические молекулы, такие как нуклеиновые кислоты и липиды клеток-мембран», – сказал Роджер Бьюик UW профессор Земли и космических наук.
Концепция этого художника показывает молодую, гипотетическую планету вокруг прохладной звезды. Можно увидеть сухую смесь потенциально жизнеобразующих химикатов, объединенных вокруг основания зубчатых пород.
Бьюик является соавтором статьи, объясняющей выводы, опубликованной в июне 2003 года в начале онлайн-издания Трудов Национальной академии наук. Ведущим автором является Мэтью Пасек, доцент кафедры геологии в Университете Южной Флориды.
Ученые пришли к выводу, что метеориты поставляли фосфор в минералы, которые сейчас не видны на поверхности Земли, и эти минералы корродируют в воде для высвобождения фосфита, формы фосфора, наблюдаемой только на ранней Земле.
«Метеоритный фосфор, возможно, был топливом, которое обеспечивало энергию и фосфор, необходимые для наступления жизни», – сказал Пасек. «Если этот метеоритный фосфор добавляется к простым органическим соединениям, он может генерировать биомолекулы фосфора, идентичные тем, которые наблюдаются в жизни сегодня».
Он сказал, что исследование дает правдоподобный ответ за то, почему мы сегодня не видим новых форм жизни на Земле: условия, при которых жизнь возникла миллиарды лет назад, больше не присутствуют.
«Настоящее исследование показывает, что это действительно так: химия фосфора на ранней Земле была существенно иной миллиард лет назад, чем сегодня», – сказал он.
Выводы основаны на исследовании образцов из Австралии, Зимбабве, Западной Вирджинии, Вайоминга и Флориды. Присутствие фосфита было обнаружено только в самых старых образцах: от поверхностных материалов и буровых долот от раннего архея в Австралии.
Предыдущие исследования показали, что самые ранние биологические формы, возможно, эволюционировали из одной РНК, прежде чем возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь. Но ученые не знали, как прототипы ранних РНК включают экологический фосфор, который в своей нынешней форме фосфат является относительно нерастворимым и нереактивным.
Метеориты обеспечивали бы реактивный фосфор в виде железо-никелевого фосфидного минерального реагента, который при размещении в воде выделялся растворимым и реакционноспособным фосфитом. Фосфит, по мнению ученых солей, мог быть включен в пребиотические молекулы.
Хотя могут быть и другие источники фосфита, никакие другие наземные источники не могли бы произвести количества, необходимые для растворения в ранних земных океанах, которые привели к жизни, заключили исследователи. Метеоритный фосфит был бы достаточно изобилурен, чтобы доминировать в химии Мирового океана, а его химическая подпись затем захватывалась и сохранялась в морском карбонате.
«Это открытие открывает путь для намного более пребиотических химических экспериментов и может даже позволить нам производить каталитическую реплицирующуюся молекулу РНК в пробирке, подражая тому, что могло бы произойти, естественно, во время возникновения жизни», – сказал Бьюик.
Другими соавторами являются Jelte Harnmeijer из UW и Эдинбургский центр углеродных инноваций в Шотландии, а также Махен-Галл и Атсас Захари из Университета Южной Флориды. Работа была поддержана грантами Национального научного фонда, Института Агурона и НАСА.