Новости химической науки > Гипотеза «первичного бульона» поставлена под сомнение

В течение восьми десятилетий основной научной гипотезой возникновения жизни была гипотеза «первичного бульона», в рамках которой предполагалось, что первичные формы жизни самопроизвольно образовались в мировом океане, обогащенном органическими соединениями.

Результаты нового исследования позволяют предположить, что образование первичных форм жизни было подстегнуто химической энергией Земли, источником которой являлись подводные гидротермальные источники на дне океана.

В попытке опровергнуть теорию первичного бульона исследователи обратили внимание на геохимические процессы. Исследователи предполагают, что толчок к образованию примитивных предшественников живых организмов могли дать источники геотермальной и геохимической энергии: геохимический градиент концентраций, обусловленный существованием сети микроскопических природных каверн в подводных гидротермальных источниках. Эти естественные каталитические системы могут способствовать образованию липидов, белков и нуклеотидов. (Фото: © Dudley Foster)

Руководитель исследования, Ник Лэйн (Nick Lane) отмечает, что во всех учебниках написано про образование жизни в первичном бульоне и то, что первые клетки перерабатывали эту органику, запасая энергию в форме АТФ. Исследователи из его группы предлагают альтернативу сложившейся гипотезе, заявляя, что жизнь могла образоваться за счет химических превращений неорганических газов (H₂, CO₂, N₂ и H₂S), инициированных энергией геохимических градиентов, создававшихся подводными геотермальными источниками.

В том виде, в котором мы ее представляем, гипотеза первичного бульона впервые была предложена в 1929 году, когда Дж. Б.С. Халдейн (J.B.S Haldane) опубликовал свою работу о происхождении жизни (термин «первичный бульон», был введен Александром Ивановичем Опариным, который в 1924 году выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепенной химической эволюции, молекул, содержащих углерод, в первичный бульон).

Халдейн же утверждал о возможности того, что ультрафиолетовое излучение могло дать достаточно энергии для превращения метана, аммиака и воды в первые органические соединения, накоплявшиеся в примордиальных океанах молодой Земли. Однако, критики гипотезы первичного бульона утверждали и продолжають утверждать, что ультрафиолет не мог служить достаточной движущей силой для образования органических молекул, и без дополнительного источника энергии жизнь просто не могла зародиться.

В попытке опровергнуть теорию первичного бульона исследователи обратили внимание на геохимические процессы. Исследователи предполагают, что толчок к образованию примитивных предшественников живых организмов могли дать источники геотермальной и геохимической энергии: геохимический градиент концентраций, обусловленный существованием сети микроскопических природных каверн в подводных гидротермальных источниках. Эти естественные каталитические системы могут способствовать образованию липидов, белков и нуклеотидов.

Исследователи решили более подробно остановиться на идеях, впервые изложенных геохимиком Майклом Расселом (Michael J. Russell), который заметил, что щелочные глубоководные термальные источники создают химические градиенты, подобные тем, что ныне создаются живыми организмами – градиент концентрации протонов, проходящих через клеточную мембрану.

Химический градиент мог помочь первичным организмам в синтезе АТФ или боле простых его эквивалентов для ранних организмов за счет процесса хемиосмоса (chemiosmosis).Позднее клетки эволюционировали, получив возможность переносить электроны от донора к акцептору. Лэйн заявляет, что при образовании органических соединений первым донором электронов мог быть водород, а первым акцептором – CO₂.

Один из авторов исследования, Джон Аллен (John Allen) заявляет, что для современных клеток характерен то же направление и значение химического градиента, что и для неорганических везикул, которые могли способствовать их образованию.

Лэйн заявляет, что термодинамические расчеты однозначно демонстрируют необходимость хемиосмоса для метаболизма углерода и энергии современных автотрофов, и, возможно, первых примитивных живых организмов, и именно хемиосмос мог быть причиной образования сложных органических соединений и первых примитивных форм жизни.

Источник: BioEssays, 2010, DOI: 10.1002/bies.200900131

метки статьи: #биохимия