Как возникла жизнь на третьей каменистой планете, вращающейся вокруг ничем не примечательной звезды в центре Солнечной системы? Люди ищут ответ на этот вопрос на протяжении всей своей истории. Но лишь в последние десятилетия ученые добились определенных успехов в понимании механизма возникновения жизни в океанах. Может показаться, что нечто столь сложное, как жизнь, должно быть явлением невероятно редким и что для его возникновения, вероятно, потребовалось много времени. Но в 2015 году ученые доказали, что жизнь появилась на Земле на 300 миллионов лет раньше, чем они полагали. Это значит, что после того, как наша планета сформировалась, потребовалось всего 400 миллионов лет, чтобы на ней появились первые формы жизни. При этом четыреста миллионов лет – мгновение по сравнению с 4,5 миллиардами лет существования нашей планеты.
Что нужно для возникновения жизни?
Когда ученые пытаются ответить на вопрос о том, как появилась жизнь на нашей планете, первое, на что стоит обратить внимание – это время. Мы знаем, что Земля родилась 4,5 миллиардов лет назад, а возраст первых ископаемых останков, обнаруженных в Западной Австралии составляет 4,1 млрд лет. Значит ли это, что жизнь на третьей планете от Солнца зародилась практически сразу?
Авторы работы, которая была опубликована в журнале Journal Science целых пять лет назад полагают, что с правильными ингредиентами жизнь формируется очень быстро. Говоря о правильных ингредиентах, важно понимать, что основным ингредиентом – по крайней мере в случае каменистых планет земного типа – является вода. А на нашей планете, как оказалось, вода присутствовала с самого начала.
Необходимо отметить, что наличие воды настолько важно для развития жизни, что многие астрономы в поисках жизни на других планетах в прямом смысле этого слова “следуют за водой». Вот почему сегодня ученые снаряжают миссии к ледяным лунам газовых гигантов Европе, спутнике Юпитера и Энцеладе, спутнике Сатурна. Оба спутника покрыты ледяным панцирем, под которым находится жидкая вода.
Первые бактерии
Так что же удалось обнаружить ученым в Западной Австралии? Находкой оказались цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли. Возможные ископаемые образцы были обнаружены в горных породах, возраст которых составляет около 3500 миллионов лет. Хотя обычно их называют сине-зелеными водорослями, цианобактерии на самом деле водорослями не являются. Цианобактерии и вообще бактерии – это прокариотические формы жизни. В основном это означает, что их клетки не имеют органелл (крошечных структур внутри клеток, которые выполняют определенные функции) и не имеют отдельных ядер – их генетический материал смешивается с остальной частью клетки. Эта особенность характерна для бактерий и архей.
Все остальные формы жизни на Земле, включая настоящие водоросли, состоят из эукариотических клеток с органеллами и генетическим материалом, содержащимся в одном месте (ядре). Но почему бактерии, спросите вы? Дело в том, что бактерии (и археи) – выносливые существа. Они процветают в горячих, холодных, соленых, кислых и щелочных средах, в которых большинство эукариот гибнут. А прокариоты, как известно – самые ранние формы жизни на Земле. Это были простые существа, которые питались углеродными соединениями ранних океанов Земли.
Но с течением времени эволюционировали и другие организмы, которые использовали солнечную энергию вместе с такими соединениями, как сульфиды, чтобы генерировать собственную энергию. Затем цианобактерии пошли еще дальше: они начали использовать воду в процессе фотосинтеза, выделяя кислород в качестве побочного продукта. Со временем в атмосфере Земли накопилось достаточно кислорода, чтобы обеспечить эволюцию организмов, метаболизирующих кислород.
Важно понимать, что эволюция эукариотических клеток была важной вехой в истории жизни на Земле. По мере того как условия становились все более благоприятными, развивались все более сложные организмы. Так и появились мы с вами.
Однако понимание процессов, ведущих к возникновению жизни, осложняется самой биологией. Атмосфера Земли сегодня мало похожа на атмосферу ранней Земли, в которой развивалась жизнь; она была почти восстановлена бактериями, растительностью и другими формами жизни, которые действовали на нее в течение многих эпох. К счастью, Солнечная система сохранила для нас множество естественных лабораторий, в которых мы можем изучать сырые ингредиенты жизни – летучие вещества, органические вещества, а также химические процессы, ведущие к жизни. Мы также можем найти на Земле прямые свидетельства взаимодействия жизни с окружающей средой и изменений, которые претерпела жизнь по мере развития планеты. Когда мы поймем как именно развивалась жизнь на Земле, нам будет намного легче найти жизнь за ее пределами.
Любовь Соковикова
