Създавайки протоклетки в гореща, алкална морска вода, ръководен от University College London. изследователски екип добави доказателства, че произходът на живота би могъл да е в дълбоководни хидротермални отвори, а не в плитки басейни.

Предишните експерименти не успяваха да стигнат до образуването на протоклетки, смятани за ключов стъпка към развитието на клетъчния живот, в такава среда, но новото проучване, публикувано в Nature Ecology & Evolution, открива, че топлината и алкалността може да не просто да са приемливи, но и необходими за появата на живота.

„Съществуват множество конкуриращи се теории за това къде и как е започнал животът. Подводните хидротермални отвори са сред най-обещаващите места за началото на живота - нашите открития сега придават тежест на тази теория със солидни експериментални доказателства“, казва водещият автор на изследването, професор Ник Лейн (UCL Genetics, Evolution & Environment).

Дълбоко под моретата на Земята има отвори, в които морската вода влиза в контакт с минерали от земната кора, като реакцията създава топла, алкална (с висока pH) среда, съдържаща водород. Процесът създава богати на минерали комини с алкални и киселинни течности, осигурявайки източник на енергия, който улеснява химичните реакции между водорода и въглеродния диоксид, при които се образуват все по-сложни органични съединения.

Някои от най-старите вкаменелости в света, открити от ръководен от UCL екип, произхождат от такива подводни отвори.

Учените, изследващи произхода на живота, постигнаха голям напредък с експерименти за пресъздаване на ранните химични процеси, в които биха се развили основни клетъчни образувания. Създаването на протоклетки се оказа важна стъпка, тъй като те могат да се разглеждат като най-основната форма на клетка, състояща се само от двуслойна мембрана около воден разтвор - клетка с определена граница и вътрешно отделение.

Предишните експерименти за създаване на протоклетки от естествено срещащи се прости молекули - по-специално мастни киселини, били успешни в хладна сладка вода, но само при много строго контролирани условия, протоклетките се разпадали при експерименти в хидротермалните комини.

Първият автор на проучването, д-р Шон Джордан (UCL Genetics, Evolution & Environment), казва, че той и неговите колеги са идентифицирали недостатък в предишната работа: „В другите експерименти всички използваха малък брой молекулни типове, предимно мастни киселини с еднакъв размер, докато в естествена среда бихте очаквали да видите по-широк спектър от молекули."

За настоящото проучване изследователският екип опитва да създаде протоклетки със смес от различни мастни киселини и мастни алкохоли, които не са били използвани преди.

Изследователите открили, че молекулите с по-дълги въглеродни вериги се нуждаят от топлина, за да образуват везикул (протоклетка). Алкален разтвор помогнал на новообразувалите се везикули да запазят електрическия си заряд. Солената вода също се оказала полезна, тъй като мастните молекули се свързвали по-плътно в солена течност, образувайки по-стабилни везикули.

За първи път изследователите успяват да създадат самообразуващи се протоклетки в среда, подобна на тази на хидротермалните отвори.

Те открили, че топлината, алкалността и солта не възпрепятстват образуването на протоклетка, а активно го благоприятстват.

„В нашите експерименти създадохме един от съществените компоненти на живота при условия, които са по-подобни на древните среди, отколкото много други лабораторни изследвания“, каза д-р Джордан.

„Все още не знаем къде се е образувал животът, но нашето проучване показва, че не можете да изключите възможността за дълбоководни хидротермални отвори“.

Изследователите също така посочват, че дълбоководните хидротермални отвори са характерни не само за Земята.

Професор Лейн казва: „Космическите мисии откриха доказателства, че ледените луни на Юпитер и Сатурн също могат да имат подобни алкални хидротермални отвори в моретата си. Макар ние никога да не сме виждали доказателства за живот на тези луни, ако искаме да намерим живот на други планети или луни, проучвания като нашето могат да ни помогнат да решим къде да търсим. "

В проучването участват изследователи от UCL и Birkbeck, Лондонския университет, финансирано от BBSRC и bgC3.

Nature Ecology & Evolution, 2019; DOI: 10.1038/s41559-019-1015-y