Новая теория происхождения жизни: именно подводные гейзеры дали старт жизни на Земле

Чтобы собрать что-то по-настоящему сложное, будь то торт или живая клетка, нужен точный рецепт и, что важнее, все необходимые ингредиенты. В случае с жизнью на Земле «поваренная книга» эволюции давно известна: энергия, органические молекулы и подходящая среда. Но с одним из ключевых ингредиентов, фосфором, у учёных всегда была проблема. Он — основа основ, каркас для ДНК и РНК, незаменимый компонент клеточных мембран. Без фосфора жизнь, какой мы её знаем, просто не могла бы начаться.

И вот здесь возникает парадокс. На ранней Земле фосфора было много, но он был, так сказать, под замком. В чём же дело?

Парадокс фосфора: повсюду и нигде

На нашей планете фосфор в основном хранится в фосфатных минералах — твёрдых, прочных породах. Проблема в том, что они практически нерастворимы в воде. Представьте себе огромную кладовую, забитую продуктами, но все они в запаянных консервных банках, а у вас нет открывашки. Примерно в такой ситуации находился древний океан. Фосфор был крепко заперт в каменной тюрьме, и его концентрация в воде была ничтожно мала.

Этот «фосфорный голод» долгое время был головной болью для учёных, изучающих происхождение жизни. Как первые организмы могли появиться и развиваться в бульоне, где не хватало одного из важнейших питательных веществ? Теорий было много, но не хватало прямых доказательств. И вот, кажется, они нашлись в совершенно неожиданном месте — в древних породах со дна океана.

Весточка из прошлого: что рассказали австралийские камни

Команда исследователей из Университета Тохоку обратила свой взор на кратон Пилбара в Западной Австралии. Это не просто кусок суши, а один из старейших и наиболее хорошо сохранившихся фрагментов земной коры. Породы здесь — настоящая капсула времени, хранящая информацию о мире, каким он был почти 3,5 миллиарда лет назад.

Учёные проанализировали образцы керна — цилиндрические столбики породы, извлечённые с глубины. Это были базальты древнего морского дна. Но самое интересное было не в самих породах, а в том, что с ними произошло. Часть из них когда-то давно подверглась воздействию подводных гидротермальных источников — по сути, древних океанских гейзеров.

Сравнив «проваренные» гейзерами породы с почти нетронутыми, исследователи заметили поразительную вещь. Из изменённых пород фосфор буквально «вымыло». Минералогический анализ подтвердил: фосфатные минералы в этих зонах растворились. Куда же делся весь этот фосфор? Ответ очевиден: он попал в окружающую морскую воду. Гидротермальные источники оказались той самой «открывашкой», которая вскрыла неприступные каменные консервы.

Химический коктейль для зарождения жизни

Разгадка крылась в химическом составе этих горячих потоков. Учёные выяснили, что особенно эффективно фосфор высвобождали не экстремально горячие и агрессивные, а более «спокойные» флюиды — слабокислотные или щелочные, с относительно низкой температурой. А знаете, что самое интересное? Такой химический состав был типичен для архейской эры, когда атмосфера Земли была насыщена углекислым газом.

Но сколько фосфора могли дать такие источники? Расчёты японских учёных ошеломляют. Концентрация фосфатов в воде, выходящей из этих древних гейзеров, могла достигать значений, в 1000 раз превышающих современные показатели в океане. Представляете? Это уже не скудная диета, а настоящий пир.

Годовой поток фосфора из этих подводных систем, по оценкам, был сопоставим с тем, сколько сегодня поставляет в океан выветривание целых континентов. Это меняет всю картину.

Не просто суп, а оазисы у океанского дна

Это открытие переворачивает классическое представление о «первичном бульоне» как о некоем однородном и довольно бедном растворе. Вместо этого перед нами вырисовывается другая картина: огромный океан, в целом бедный питательными веществами, был усеян локальными «оазисами жизни». Вокруг подводных гидротермальных полей возникали зоны с аномально высокой концентрацией фосфора.

Именно здесь, в этих «колыбелях», могли сложиться все условия для чуда. Энергия? Есть, её поставляли сами горячие источники. Простые органические молекулы? По многим теориям, они тоже могли синтезироваться в таких условиях. А теперь, как выясняется, был и третий, критически важный компонент — доступный фосфор. Эти места могли стать идеальными инкубаторами для первых микробов, дав старт великой истории жизни.

Более того, исследование намекает, что похожие процессы могли идти не только на дне океана, но и на суше — в геотермальных источниках. Возможно, вся ранняя Земля была покрыта сетью таких «питательных» горячих точек.

Конечно, это лишь одна, хоть и очень важная, часть огромной мозаики. Но теперь у нас есть убедительное доказательство того, что природа нашла элегантный способ решить «проблему фосфора» задолго до появления нас с вами. И сделала она это с помощью скрытой мощи, бурлящей в недрах молодой планеты.