Как возникла жизнь на Земле? Учёные выяснили, как первые организмы добывали энергию 4 миллиарда лет назад

Исследователи из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) достигли значительного успеха, воспроизведя в лаборатории древний метаболический процесс, который, вероятно, использовали первые живые организмы на Земле в промежутке 4–3,6 миллиарда лет назад. Работа, опубликованная в журнале Nature Ecology & Evolution, раскрывает детали зарождения жизни в экстремальных условиях ранней Земли.

Представьте себе Землю миллиарды лет назад: океаны, насыщенные железом, и подводные «чёрные курильщики». Именно в таких условиях, как полагают учёные, возникли первые клетки, питающиеся водородом и выделяющие метан. Чтобы проверить эту гипотезу, команда под руководством профессора Уильяма Орси создала в лаборатории миниатюрные версии таких «курильщиков».

В рамках эксперимента были воссозданы реакции между железом и серой при высоких температурах, ведущие к образованию минералов, таких как макинавит (FeS) и грейгит (Fe₃S₄), и выделению водорода (H₂). Эти условия напоминали современные гидротермальные источники, за исключением высокой концентрации железа, характерной для древних океанов.

Для проведения эксперимента использовали архею Methanocaldococcus jannaschii, обитающую в экстремальных условиях и служащую моделью для изучения древних метаболических процессов. Учёные ожидали минимального роста, так как не добавляли питательных веществ. Однако результаты впечатлили: архея не только выжила, но и росла экспоненциально!

«Мы наблюдали активное использование археями водорода, выделенного при реакциях железа и серы, в качестве источника энергии», — объяснила Ванесса Хельмбрехт, ведущая автор исследования. Клетки концентрировались возле частиц макинавита, что подтверждается находками окаменелостей в древних отложениях.

Учёные пришли к выводу, что 4 миллиарда лет назад химические реакции между железом и серой давали достаточно энергии первым клеткам через процесс, известный как метаногенез. Это заложило основу водородного обмена веществ у древнейших микробов и считается самым древним способом энергодобычи в эволюционной истории.

Ими было решено продолжить исследования. Теперь внимание учёных обращено к Энцеладу, спутнику Сатурна, который, по данным NASA, мог бы иметь гидротермальные источники в подлёдном океане. «В следующем исследовании мы воссоздадим условия Энцелада и проверим, смогут ли археи там выживать и развиваться», — рассказывает Хельмбрехт.

Эти открытия не только углубляют наше понимание о зарождении жизни на Земле, но и расширяют горизонты поиска жизни во Вселенной.

Источник: iXBT