Могла ли микромолния в каплях воды запустить первую искру жизни на Земле? Учёные предлагают новую теорию возникновения жизни
Все мы помним картинки из учебников: первобытный бульон, темное небо, рассекаемое молниями, и voilà - зарождение жизни. Но что, если эта картина слишком упрощена, а искра жизни вспыхнула совсем не в эпицентре грозового разряда, а в тихом плеске волн у подножия скал? Новые исследования из Стэнфордского университета заставляют нас переосмыслить устоявшиеся представления о зарождении жизни на Земле.
От гигантских разрядов к микроскопическим искрам
Гипотеза Миллера-Юри, с ее знаменитым экспериментом по синтезу органических молекул из неорганических газов под воздействием электричества, долгое время оставалась краеугольным камнем в теориях о возникновении жизни. Но критики не уставали указывать на статистическую маловероятность такого сценария: молнии — явление хоть и эффектное, но довольно редкое, а океан — безбрежен. Вероятность случайного попадания молнии именно туда, где сконцентрированы необходимые для синтеза вещества, казалась ничтожной.
Новая работа, опубликованная в журнале Science Advances, предлагает альтернативный сценарий, где роль гигантских молний играют их микроскопические аналоги, возникающие в брызгах воды. Ричард Зар и его коллеги показали, что распыление воды в газовой смеси, моделирующей атмосферу ранней Земли, приводит к образованию органических молекул, включая урацил — один из строительных блоков ДНК и РНК. И самое интересное — для этого не требуется никакого дополнительного электричества.
Как это работает: физика в миниатюре
В чем же секрет? Оказывается, при распылении воды происходит разделение зарядов. Крупные капли, как правило, заряжаются положительно, а мелкие — отрицательно. Когда эти противоположно заряженные капли сближаются, между ними проскакивают микроскопические искры. Эти «микромолнии», как их назвал Зар, хоть и не видны невооруженным глазом, несут в себе достаточно энергии для запуска химических реакций.
Идея проста, но гениальна. Вместо редких и мощных грозовых разрядов, мы имеем дело с постоянным потоком микроскопических искр, возникающих повсеместно: в брызгах водопадов, при разбивании волн о берег, даже в тумане, образующемся над поверхностью воды. Это создает гораздо более благоприятные условия для синтеза органических молекул, необходимых для зарождения жизни.
Первобытный суп или первобытный спрей?
Эксперименты показали, что при распылении воды в газовой смеси, содержащей азот, метан, углекислый газ и аммиак (предположительно присутствовавшие на ранней Земле), образуются цианистый водород, глицин и урацил. Эти соединения являются ключевыми «кирпичиками» для построения более сложных органических молекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты.
«На ранней Земле повсюду были брызги воды,» — объясняет Зар. «В расщелинах скал, в прибрежной зоне, и эти брызги могли накапливаться и создавать благоприятную среду для химических реакций.»
Таким образом, гипотеза о зарождении жизни в «первобытном супе», подогреваемом молниями, уступает место более динамичной и вероятной картине «первобытного спрея», где миллионы микроскопических искр создают условия для спонтанного синтеза органических молекул.
Вода — не только жизнь, но и искра для ее зарождения
Исследования группы Зара не ограничиваются изучением микромолний. Они также занимаются изучением других удивительных свойств воды, например, способности водяного пара способствовать образованию аммиака, важного компонента удобрений, или спонтанному образованию перекиси водорода в каплях воды.
«Мы привыкли считать воду чем-то безобидным, но когда она разделяется на маленькие капли, она становится очень реактивной,» — заключает Зар.
Возможно, секрет зарождения жизни скрывается не в масштабе, а в деталях. Не в громоподобных ударах молний, а в тихом шепоте волн и миллионах микроскопических искр, зажигающих жизнь в брызгах первобытного океана. И кто знает, какие еще удивительные свойства воды нам предстоит открыть в будущем?
