Знаете ли, че силицият се оказа ключов елемент за възникването на живота на Земята?

Силицият и неговите съединения се оказват ключови за образуването на примитивни клетки и възникването на живота в условията на ранната Земя. Това беше показано от експерименти, в които учени симулираха ранните условия на нашата планета и наблюдаваха при какъв сценарий ще започнат да се образуват необходимите за живота органични съединения. Досега по-голяма роля в произхода на живота се даваше на съединенията на въглерода и азота и новите данни ще помогнат не само да се разбере появата на живот на Земята, но и да се предскаже неговата възможност на други планети или спътници. Изследването е публикувано в списание Proceedings of the National Academy of Sciences.

Не се ли знае вече как е възникнал животът на Земята?

Най-разпространената и добре обоснована научна хипотеза за произхода на живота на Земята е примера за така наречения „първоначален бульон„, в който неорганичните молекули са образували органични съединения под въздействието на високи температури, налягане и електрически разряди. Тази хипотеза беше потвърдена от експериментите на Милър-Юри, при които беше възможно да се синтезират основните компоненти на протеините, наречени аминокиселини, от неорганични съединения.

Но все още не е ясно как точно се е случил този процес на зараждане на първобитния живот. По-специално, има дългогодишен дебат относно това, кои молекули са възникнали първи — ДНК, РНК или протеините — и как такива сложни молекули не са се разпаднали в екстремните условия на ранната Земя. За да разберат по-добре този процес, учените от Андалусийския институт по наука за Земята и испански колеги са провели нов експеримент за симулиране на условията на ранната Земя.

Какво са научили учените за живота на ранната Земя?

Учените са създали условия, които наподобяват тези на Земята преди около 4,4 милиарда години: смесили са вода и газове от атмосферата по онова време, като метан, амоняк и азот. За експеримента е избран реактор от стъкло, тоест със съдържание на силиций, тъй като предишни експерименти в тефлонови съдове не са довели до образуване на органични съединения. В продължение на две седмици от време на време е инжектиран електрически ток в сместа, за който се смята, че е дал на молекулите на ранната Земя достатъчно енергия, за да взаимодействат една с друга.

След две седмици от експеримента учените са открили, че на повърхността на реактора се е образувал кафяв филм, където веществата могат да взаимодействат със силиций. Самият разтвор е променил киселинността си, което показва образуването на вещества, различни от първоначално въведените. Използвайки електронен микроскоп, учените са изследвали структурата на този филм и са открили, че той е нехомогенен, образувайки на места кухи структури с размери от стотици нанометри до няколко микрометра. Интересното в случая е, че тези структури са приличали на съвременните бактерии по своята структура: сферични коки и вериги от коки, стрептококи.

Вътре в тези кухи структури учените са открили вещества, които биха могли да бъдат предшественици на органични молекули. Едно от тези вещества е циановодородната киселина, която също се образува в експеримента на Милър-Юри и която химиците често използват при синтеза на органични съединения. Изследователите предполагат, че подобни кухи структури, които те наричат ​​протоклетки, биха могли да служат като микроскопични реактори за ускоряване на химичните реакции. В тяхното затворено пространство прекурсорните органични молекули е по-вероятно да се сблъскат и да реагират.

Каква е важността на знанието за появата на живот на ранната Земя?

Експериментът не само потвърждава истинността на хипотезата за първичния бульон, но и дава възможност да се разбере по-добре как точно се е зародил животът на Земята. Разбирането какви компоненти са необходими може да помогне на учените да търсят обитаеми планети и луни с условия, подобни на тези на ранната Земя.

В допълнение, този експеримент принуждава преразглеждането на идеята за това, какви точно са следите от извънземен живот. Образуването на протоклетки, които приличат на живи организми по своята структура, от неорганични съединения може да обясни откритията на такива структури на Марс. Учените смятат, че те биха могли да се образуват по начин, подобен на условията на експеримента, но не са дали живот на Марс.