Появяват се различни теории за това, как е възникнал животът на Земята. Независимо дали процесът е бил постепенен или бърз, трансформацията на химията в биохимия на нашата планета е едно от най-удивителните събития, случили се във Вселената. Толкова рядко е, че към днешна дата нямаме абсолютно никакви доказателства за някаква форма на живот някъде другаде в космоса.
И така, какво точно се е случило? Отговорът на този въпрос се намира на пресечната точка на авангардни изследвания в астрономията, биологията, химията и геологията. В скорошно проучване изследователи предполагат, че може да е необходима цялата планета, за да издигне самовъзпроизвеждаща се молекула, включваща сложно взаимодействие на богати на водород метеорити, вулканична активност, топли езера и малко вероятен предшественик за живот: циановодород.
Земята се е образувала преди около 4,5 милиарда години, но веднага претърпява безброй сблъсъци, включително един достатъчно голям, за да откъсне парче от планетата и да създаде Луната. В крайна сметка нещата стават достатъчно подходящи, за да се появи живот, някъде преди 4,5 и 3,7 милиарда години.
Тези ранни форми на живот почти сигурно са били много различни от съвременните. Това е така, защото съвременните форми на живот изискват три макромолекули: ДНК, РНК и протеини. Много грубо представено, нашата ДНК съхранява информация, РНК предава тази информация за производството на протеини, а протеините вършат по-голямата част от работата по поддържането на живота – включително репликирането на ДНК.
Тази система е толкова взаимосвързана, че е малко вероятно цялата да се е появила наведнъж в съвременния си вид. Но примитивният живот все още трябваше да изпълнява основните функции на живота: да съхранява информация, да се възпроизвежда и да катализира други химични реакции.
Възможно е РНК сама да е в състояние да направи и трите – определено не толкова ефективно, колкото комбинацията ДНК-РНК-протеин, която имаме днес, но това е правдоподобна отправна точка за живота.
Ако РНК може да се превърне в примитивна форма на живот, тогава Дарвиновата еволюция може да поеме властта, позволявайки да се появят по-сложни и по-ефективни биохимични процеси. Така че може би, за да разкрием произхода на живота на Земята, ние просто се нуждаем от много самовъзпроизвеждаща се РНК. Но откъде идва самовъзпроизвеждащата се РНК?
В новото проучване изследователите разработват сложен модел на ранната Земя. Ето как е станало всичко, според този модел. Масовият сблъсък, който създава Луната, току-що се е случил. Повърхността на Земята се охлажда от последствията, като океаните тепърва започват да се образуват и континентите започват да се появяват. Все още Земята е доста неприветливо място. Метеоритите, останали от образуването на Слънчевата система, непрекъснато удрят младата Земя, а активните вулкани покриват лицето на планетата.
Тези метеоритни удари, колкото и опасни да са, донасят важен елемент на Земята: водород. Водородът е най-лекият елемент, така че не се задържа дълго, освен ако не се свърже в други молекули.
Но тъй като метеоритите доставят свежи запаси от водород в атмосферата на Земята, вулкани изхвърлят огромни количества въглероден диоксид. Освен това океаните са били много по-топли от днес и непрекъснато се изпаряват в атмосферата. И накрая, подводните вентилационни отвори изпускат метан.
Тъй като всички тези молекули се натрупват в атмосферата, ударите на светкавици и ултравиолетовото лъчение от слънцето осигуряват енергията. В този случай тези източници осигуряват енергията, необходима за образуването на … циановодород.
Точно така, циановодород. Отровният газ, който може да предизвика сигурна смърт за съвременния живот, може би е бил най-важната молекула в развитието на същия този живот.
Основното свойство на циановодорода е, че той реагира сам със себе си. И тъй като животът може да се счита за много сложна версия на химикали, взаимодействащи сами със себе си, циановодородът изглежда като интригуваща отправна точка. Също така, циановодородът реагира с други молекули, като формалдехид, за да произведе други интересни биомолекули. Тези биомолекули от своя страна са градивните елементи на нуклеобази, рибоза и нуклеотиди, които след това продължават да образуват РНК.
В своята работа изследователите откриват, че циановодородът може да вали от атмосферата и да се събира в топли малки езерца, където съединението започва своя молекулен танц с други естествено срещащи се молекули.
Те открили, че по време на период от 100 милиона години преди около 4,4 милиарда години, количеството циановодород, което вали в езерата, е достатъчно, за да създаде високи концентрации на аденин, един от компонентите на РНК.
В крайна сметка, когато метеоритите спират да падат, нивата на водород в атмосферата намаляват. Но вече е създадено достатъчно количество аденин, за да започне образуването на РНК вериги, което може да е задействало саморепликацията и началните етапи от живота, обясняват изследователите.
Ако изглежда като много сложна система от стъпки, това е така. Въпреки че тези ранни форми на живот биха се считали за изключително примитивни от гледна точка на съвременния живот, самовъзпроизвеждащите се и катализиращи се РНК вериги вече са сложни молекули и тяхната поява задължително включва много реакции на техни предшественици.
Без значение какво точно се е случило на Земята в този период, то може да е инициирано и да е започнало с циановодород.
