Кто научил ранние формы жизни на Земле запасать энергию?

«Батарейками» для первой жизни на Земле могли стать метеориты, которые принесли с собой молекулы, позволившие запасать энергию.

У каждого организма есть такие встроенные «батарейки», ведь энергия, полученная с пищей, не всегда требуется сразу и полностью. В основе таких молекул — фосфор, но у ранних форм жизни не было к нему доступа, ибо этот элемент был спрятан глубоко в минералах. Решить проблему помогли камни, сыпавшиеся с неба.

Обед подан! (Фото Wally Pacholka / Barcroft Media / Getty Images.)

Сегодня самым распространённым хранителем энергии выступает аденозинтрифосфат (АТФ), которым пользуются миллионы сложных организмов. Откуда взялась эта молекула? Для её создания и освобождения энергии требуются ферменты, но первые организмы ещё не были настолько сложны, чтобы выполнять подобные операции. Вероятно, была какая-то молекула попроще.

По словам Терри Ки из Университета Лидса (Великобритания), первым накопителем энергии мог быть пирофосфит, состоящий из фосфора, кислорода и водорода. Это вещество схоже по своим химическим свойствам с АТФ и при этом более реактивно, то есть ему не нужны ферменты.

Г-н Ки и его коллеги изучили один сибирский метеорит, содержащий много фосфора. Фрагменты небесного камня окунули в кислую воду из вулканических прудов Исландии, которая считается аналогом воды, существовавшей на первобытной Земле. Четыре дня спустя образцы метеорита выделили большое количество фосфита. Когда он высох, то превратился в пирофосфит. Как видим, это вещество образовывается очень просто.

Идея этого исследования пришла учёным после того, как в 2009 году в геотермальных прудах Калифорнии был обнаружен избыток фосфита.

Выводы, к сожалению, вызвали неоднозначную оценку. Самая большая проблема заключается в том, что все современные организмы пользуются фосфатами для накопления энергии, а не фосфитами, отмечает Уильям Мартин из Университета Генриха Гейне (ФРГ). Животные и растения используют АТФ, а большинство микроорганизмов приспособили пирофосфат. «И я ставлю на то, что так было всегда», — подчёркивает учёный.

По этой причине многие полагают, что древним накопителем энергии скорее всего служил пирофосфат. Но и с ним не всё гладко. Ему надо было образовываться из фосфатов, а они химически очень активны, поэтому никакому фосфату не удалось бы продержаться на поверхности планеты сколько-нибудь долго. К тому же пирофосфат реагирует с водой, а не растворяется в ней, как пирофосфит. «Учёные отдают предпочтение пирофосфату, потому что он проще», — говорит Стивен Беннер из Фонда прикладной молекулярной эволюции (США). По его словам, нет никакого другого аргумента в пользу такого выбора.

Г-н Ки считает, что пирофосфит мог быть предшественником пирофосфата: им пользовались до тех пор, пока жизнь не приобрела молекулярное «оборудование», позволившее ей работать с фосфатами. В ходе дальнейших экспериментов, результаты которых ещё не опубликованы, его группа выяснила, что пирофосфит легко превращается в пирофосфат.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

Подготовлено по материалам NewScientist.