Проверка теории зарождения жизни у гидротерм

Введение

Получение метантиола из раствора бьющего из черных курильщиков считалось легкой задачей. Для проверки этого утверждения исследователи собрали раствор в пробники и проанализировали его на предмет наличия метантиола.

Одной из величайших загадок стоящих перед людьми всегда была тайна происхождения жизни на нашей планете. Ученые установили, что жизнь появилась примерно 3.8 млрд лет назад, но до сих пор продолжаются интенсивные дебаты о том как она зародилась. Одна из гипотез говорит о том, что простые метаболические реакции появились вблизи древних донных горячих источников  и позволили произвести  скачок от неживой природе к живой. Эта гипотеза набрала большую популярность в последние два десятилетия .

Недавнее исследование геохимиков Эогана Ривза , Джефф Сивалда , и Джилл МакДермот в океанографическом институте Вудс -Холе ( WHOI ) явилось первой попыткой проверить фундаментальное предположения этой гипотезы. Исследователи утверждают, что не все так просто как это казалось ранее. Выводы ученых могут служить стимулом для поиска жизни на других планетах . Работа опубликована в Трудах Национальной академии наук .

Открытие у гидротерм

В 1977 году ученые обнаружили биологические сообщества, живущие  на морском дне вокруг гидротермальных источников, в отсутствии солнечного света и процветает на химическом супе богатой водородом , двуокиси углерода и серы , извергая из гейзеров . Вдохновленный этими заключениями , позднее ученые предложили , что гидротермальные источники условии идеальную среду со всеми ингредиентами , необходимыми для микробной жизни появляться на ранней Земле . Центральной фигурой в этой гипотезе является простым серосодержащих углеродное соединение называется » метантиол » -предполагается геологическая предшественник фермента настоящее ацетил -КоА во многих организмов , включая человека. Ученые подозреваемых метантиол могло бы быть » стартер тесто » , из которого возникла вся жизнь .

Вопрос Ривз и его коллеги задались целью теста было ли метантиол — критический предшественником жизни — могли бы стать в современных сайтов день вентиляционных чисто химическим путем без участия жизни. Может метантиол быть мостом между химической, неживой мире и первой микробной жизни на планете ?

Диоксид углерода , водорода и сульфида являются общие компоненты , присутствующие в гидротермальных черных курильщиков жидкостей. «Мысль , что делает метантиол от этих основных ингредиентов в донных гидротермальных источников должны поэтому были простой процесс «, добавляет Ривз .

Теория была привлекательной, и решить многие из основных проблем, связанных с существующим представлениям , что жизнь , возможно, были проведены на Землю кометы или астероида ; или что генетический материал появился первый — гипотезу » мира РНК » . Тем не менее, говорит Ривз , » это заняло нас некоторое время, чтобы получить там и фактически начать , чтобы проверить эту » метаболизм первый ‘ идею в естественной среде , с использованием современных отверстия как аналоги для тех, которые были вокруг, когда впервые начал жизнь ».

И когда они действительно получали там , ученые были удивлены тем, что они нашли .

Методы исследования

Для непосредственного измерения метантиол , исследователи пошли в гидротермальных сайтов вентиляционных где химия прогнозируемых они найдут обильный метантиол , и другие, где очень мало было предсказано , чтобы сформироваться. В общей сложности, они измерили распределение метантиола в 38 гидротермальных флюидов из нескольких различных геологических средах, включая системы вдоль Срединно-Атлантического хребта , Guaymas бассейна , Восточно-Тихоокеанского поднятия , и подъеме Середина Каймановых за период между 2008 и 2012 годами .

» Некоторые системы очень богаты водородом , и когда у вас есть много водорода она должна , по идее, быть очень легко сделать много метантиола «, говорит Ривз . Жидкости были собраны в изобарных газоплотных пробников ( IGTs ) , разработанных Джеффри Seewald , которые поддерживают жидкостей при их естественной давления и позволяют растворенный газ анализов.

Вместо обилия метантиола , данные, которые они собрали в богатых водородом среде показали очень мало было. » Мы фактически обнаружили, что это не имеет значения , сколько водорода у вас есть в черных курильщиков жидкостей , вы , кажется, не делать много метантиола , где вы должны делать многое из этого «, говорит Ривз . Удивительно, но в условиях низкой водорода, где намного меньше должны стать , исследование на самом деле нашли больше метантиол чем они предсказывали , что противоречит первоначальной идее , как метантиола форм . В целом, это означает, что стимулировании становления прото -метаболических реакций в богатых водородом начале гидротермальных системах Земли через химии углерод-сера , скорее всего, были гораздо сложнее , чем многие предполагали .

Основные результаты

Критически , исследователи обнаружили обилие метантиола формируется в жидкостей с низкой температуры ( ниже примерно 200 ° С ) , где горячий черный курильщик жидкость смешивается с холодной морской водой под морским дном . Наличие других явные маркеров в этих жидкостей , таких как аммиак — побочный продукт распада биомассы — наводит на мысль, эти флюиды ‘ приготовления ‘ существующий микробной органических веществ . Поэтому пробой существующих subseafloor жизнь, когда условия становятся слишком горячими могут быть ответственны за получения больших количеств метантиола .

» То, что мы в основном нашли в нашем опросе является то, что мы не думаем, метантиол формируется по чисто химическим путем без участия жизни. Это может быть неприятная новость для тех, кто , предполагая легкую работу гидротермальной прото- метаболизма «, говорит Ривз . » Тем не менее, наш вывод , что метантиол может быть легко формирования как продукт распада микробной жизни обеспечивает дальнейшее указание , что жизнь присутствует и широкое ниже морского дна и очень интересно».

Исследователи считают, что это новое понимание может изменить то, как мы думаем о поиске жизни на других планетах. » Плюс в том, , теперь у нас есть довольно простой маркер для жизни Когда-нибудь , если мы можем посадить ровер на покрытых льдом океанах спутника Юпитера Европы — . Другое место в Солнечной системе , которые могут провести гидротермальные жерла , и, возможно, жизни — — и успешно пробурить под лед , первое, что он, вероятно, следует попытаться измерить является метантиол «, говорит Ривз . «Это уже что-то ученые думают о , и это интересно думать, что это может случиться даже в нашей жизни время . »

Как для поиска истоков жизни , Ривз соглашается, что гидротермальные источники по-прежнемуочень благоприятное место для жизни, чтобы выйти , но , по его словам , » может быть, метантиол просто не был хороший стартер тесто .Гидротермальной среде по-прежнему является идеальным разместить поддерживать молодость , и вопрос о том, как все это началось , остается открытым » .

Это исследование было поддержано грантами от Национального научного фонда и НАСА. Дополнительные средства были предоставлены WHOI Deep Ocean Exploration института, Интерридж , и Deutsche Forschungsgemeinschaft Research Center / Cluster повышения квалификации Marum «Ocean В системе Земля» (ЭПР ) .