Жизнь на Земле могла зародиться из липких гелей — показало исследование
Международная группа исследователей из Японии, Малайзии, Великобритании и Германии предложила новую концепцию происхождения жизни, основанную на роли липких поверхностных гелей. Исследование опубликовано в журнале ChemSystemsChem и рассматривает эти полутвердые структуры как потенциальные «инкубаторы» химических реакций, предшествовавших клеткам.
Гели вместо клеток
Вопрос о происхождении жизни остается одной из самых сложных задач науки. Традиционные теории уделяют внимание свойствам отдельных биомолекул или коротких цепочек нуклеиновых кислот и белков. Новая концепция выделяет структуру, создаваемую гелями, как ключевой фактор.
«В отличие от стандартных подходов, наша теория рассматривает гели как активные среды, которые могли организовывать молекулы и усиливать химические реакции на ранней Земле», — говорит профессор Тони З. Цзя из Хиросимского университета.
Пребиотические гели были липкими, полутвердыми слоями, прикрепленными к поверхностям, с механическими и химическими свойствами, сходными с современными микробными биопленками. Такие слои могли удерживать и концентрировать молекулы, предотвращать их случайное рассеивание и обеспечивать стабилизацию среды, что создавало условия для сложных химических процессов задолго до появления первых клеток.
Молекулы под защитой
Гели могли выполнять несколько функций одновременно. Они аккумулировали молекулы, избирательно удерживали определенные соединения и смягчали колебания окружающей среды, включая изменения температуры, влажности или химического состава воды. Эти свойства создавали «мини-лаборатории», где протометаболические реакции и самовоспроизводящиеся процессы могли постепенно развиваться.
Исследователи подчеркивают, что липкие матрицы могли ускорять взаимодействия молекул, создавая высокую локальную концентрацию реагентов. Это критически важно для образования длинных цепочек РНК или белков, которые в растворе быстро размываются и теряют активность. Кроме того, поверхности гелей могли служить каркасом, на котором химические соединения ориентировались для более точного взаимодействия, что увеличивало вероятность успешных реакций.
Влияние на эволюцию и астробиологию
Пребиотические гели могли преодолевать ключевые барьеры в химии дожизни. Они обеспечивали концентрацию, структурирование и защиту молекул, что позволило ранним химическим системам постепенно усложняться. В таких условиях могли возникнуть протометаболические циклы, первые формы самовоспроизводства и элементарные системы наследования, подготавливая почву для биологической эволюции.
«Это всего лишь одна из многочисленных теорий, но она привносит свежий взгляд, потому что до сих пор роль гелей практически игнорировалась. Мы хотели объединить разрозненные данные в логичное повествование, которое выводит гели на передний план исследований происхождения жизни», — отмечает Кухан Чандру из Национального университета Малайзии».
Поиск жизни за пределами Земли
Исследователи предполагают, что аналогичные гелеобразные структуры могут существовать на других планетах. Эти «ксенопленки» — внеземные аналоги биопленок — могли состоять из уникальных химических компонентов, характерных для конкретной планеты или луны, включая минералы, растворимые соли и органические молекулы.
Такая перспектива меняет подход к астробиологии: искать жизнь стоит не только среди конкретных молекул, но и среди структур, способных концентрировать и организовывать химические системы. Даже если состав веществ отличается, способность геля удерживать и упорядочивать молекулы может дать сигналы о возможном биологическом процессе. Это открывает новые цели для будущих космических миссий.
Ученые планируют экспериментально проверить модель, воспроизводя условия ранней Земли. Они будут изучать, как простые химические вещества могли образовывать гели, как структура геля влияла на кинетику химических реакций, и какие свойства этих слоев могли способствовать появлению протожизненных систем.
«Мы надеемся, что наше исследование вдохновит других специалистов на изучение малоизученных аспектов происхождения жизни и поможет разработать новые эксперименты для проверки этих гипотез», — говорит Рамона Ханум, соавтор статьи.