Эксперименты подтвердили возможность появления жизни у «черных курильщиков»

Ученые показали, что коацерватные «протоклетки» способны спонтанно образовываться в горячей щелочной среде, характерной для морской воды поблизости от гидротермальных источников океанов.

Глубоко на дне земных океанов сквозь разломы земной коры поднимаются породы из недр планеты. Вступая в контакт с водой, они создают горячую и насыщенную минералами щелочную (с высокими значениями рН) среду. Для нас эти условия выглядят экстремальными, однако первым примитивным формам жизни гидротермальные источники могли обеспечивать богатые и удобные источники и питательных веществ, и энергии для проведения реакций. Недаром некоторые весьма древние окаменелости обнаруживаются именно в отложениях таких «черных курильщиков».

Пожалуй, главными конкурентами для них выступают пористые минералы теплых мелководных водоемов, условия в которых были по-своему не менее удобны для появления первой нехитрой жизни. Основное их преимущество — наличие микропор, которые ограничивали пространство протоклеток от внешней среды и позволили развиваться собственному метаболизму.

Впрочем, такая граница могла образоваться сама собой: простейшие клеточные мембраны состоят из амфифильных цепочечных молекул жирных кислот. Их длинные «хвосты» гидрофобны, а «головки» гидрофильны, так что в воде они автоматически ориентируются, пряча внутрь «хвосты» и выставляя наружу полярные «головки», образуя полые пузырьки-коацерваты. Их спонтанное образование легко продемонстрировать в лаборатории, однако в условиях, приближенных к тем, что существуют возле «черных курильщиков», проделать это до сих пор не удавалось.

Добиться этого получилось у Шона Джордана (Sean Jordan) и его коллег из Университетского колледжа Лондона, статья которых опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution. Авторы отмечают, что проблема, по-видимому, была в том, что прежде экспериментаторы ограничивались весьма узким разнообразием жирных кислот — как правило, одного и того же размера. В естественных условиях они куда более разнообразны, и теперь ученые не упустили из виду этот нюанс.

Авторы использовали смесь жирных кислот и спиртов с цепочками длиной от 10 до 15 атомов углерода и создали условия, имитирующие окрестности гидротермальных источников: с большим содержанием ионов магния, кальция, натрия и хлора, щелочным рН (более чем до 12) и высокой температурой. Все это действительно привело к спонтанному появлению пузырьков-«протоклеток», причем стабильнее всего они оставались при температуре около 70 °С. «Мы все еще не знаем, где появилась жизнь, — резюмировал Шон Джордан, — но наша работа показывает, что отбрасывать кандидатуру гидротермальных источников нельзя».