Представьте себе, 4,5 миллиарда лет назад наша планета переживала настоящий апокалипсис. Гигантское столкновение с другой планетой, взрывы, потоки лавы, а в итоге — рождение Луны.
Но что, если это катастрофическое событие стало не только началом истории нашего спутника, но и ключевым моментом для появления жизни на Земле? Именно такую гипотезу выдвинули ученые из МГУ имени М. В. Ломоносова. Их исследование опубликовано в журнале Life.
Проблема древних белков
Из-за тектонических процессов на Земле почти не осталось геологических свидетельств зарождения жизни. Ученым приходится искать ответы на важнейший вопрос, как она возникла, анализируя общие свойства всех организмов. Например, состав неорганических компонентов клеток, который удивительно похож у разных живых существ.
Ранее исследователи из МГУ, включая профессора факультета биоинженерии и биоинформатики Армена Мулкиджаняна, старшего научного сотрудника НИИ ФХБ МГУ Дарью Диброву и заведующего кафедрой геохимии геологического факультета Андрея Бычкова, обнаружили, что этот состав клеток близок к химии геотермального пара. Это навело их на мысль, что первые клетки (а может, и сама жизнь) могли появиться в водоемах, где скапливался конденсат пара из термальных источников рядом с древними вулканами.
Но тут ученым предстояло ответить на вопрос: почему древнейшие белки, которые есть у всех клеточных организмов и когда-то были у их общего предка, используют ионы цинка, а не железа? Ведь железа в земной коре в тысячу раз больше, чем цинка! Это как если бы вы строили дом, но вместо доступного кирпича использовали редкий мрамор.
Ученые предположили, что первые клетки, вероятно, возникли в среде, богатой цинком, но бедной железом. Но откуда взялась такая среда?
Луна как ключ к разгадке
И тут на сцену выходит Луна. Исследователи обратили внимание, что ее породы содержат в сто раз меньше цинка, чем земные. Кроме того, наш спутник беден и другими умеренно летучими элементами, такими как калий, натрий и медь. Почему? Все дело в том, как образовалась Луна. Она появилась после столкновения Земли с другим небесным телом — ученые называют эту гипотетическую планету Тейей. Событие было настолько мощным, что часть земной мантии выбросило в космос, где из нее сформировался горячий диск с исходной температурой более 10 000 °С. Из него позже и образовалась Луна.
Ученые предполагают, что по мере остывания этого диска элементы, остававшиеся в газообразном состоянии, оседали на поверхность Земли, а Луна в результате осталась «обедненной». Расчеты показали, что на Землю выпало огромное количество цинка. Причем он как наиболее летучий металл должен был осесть последним после калия в виде цинково-силикатного дождя. Диск к тому моменту остыл примерно до 1000 °C.
Станция «Луна-25» сделала первый снимок лунной поверхности
Первый снимок лунной поверхности. © Госкорпорация «Роскосмос»
Второе селфи станции «Луна-25». © Госкорпорация «Роскосмос»
Снимок Луны от станции «Луна-25». © Пресс-центр ИКИ РАН
Первое селфи станции «Луна-25». © Пресс-центр ИКИ РАН
Станция «Луна-25» сделала первый снимок лунной поверхности
Первый снимок лунной поверхности. © Госкорпорация «Роскосмос»
Второе селфи станции «Луна-25». © Госкорпорация «Роскосмос»
Снимок Луны от станции «Луна-25». © Пресс-центр ИКИ РАН
Первое селфи станции «Луна-25». © Пресс-центр ИКИ РАН
Как цинк помог создать жизнь
После затвердевания земной мантии из нее начали выделяться летучие вещества — вода, углекислый газ, азот и сера. Эти соединения поднимались к поверхности, где взаимодействовали с цинком и калием. В зонах с температурой 300—400 °C возникали идеальные условия для образования органических молекул — «кирпичиков» жизни.
Ионы цинка выносились вверх с геотермальным паром и участвовали в формировании первых биополимеров — молекул, которые позже стали основой для ДНК и белков. Эти молекулы должны были быть устойчивыми к радиации и ультрафиолетовому излучению Солнца.
«Так что жизнь, скорее всего, возникла в водоемах из геотермального парового конденсата вскоре после образования Луны, то есть 4,5–4,1 миллиарда лет назад, пока металлический цинк протокоры еще не успел полностью окислиться», — отмечает Армен Мулкиджанян.
Ученые планируют продолжить изучение роли цинка и других элементов в зарождении жизни. Возможно, это поможет нам понять, как она может возникнуть на других планетах. Ведь если Луна сыграла такую важную роль в истории Земли, то кто знает, какие еще космические события могут стать «спусковым крючком» для жизни в других уголках Вселенной?