NASA wyjaśnia, skąd na Ziemi wzięło się życie

W celu rozwikłania zagadki powstania życia należałoby cofnąć się w czasie o ponad 4 mld lat, kiedy Ziemia była jeszcze młoda, a panujące na niej warunki wyjątkowo nieprzyjemne. Naukowcy wciąż nie są pewni, co zapoczątkowało ten niezwykle żmudny i skomplikowany proces.

Nowe badania zespołu NASA z Laboratorium Napędu Odrzutowego i Instytutu Astrobiologii mieszczącego się w Ames Research Center w kalifornijskim Moffett Field wskazują na energię elektryczną wytwarzaną naturalnie na dnie morskim. Ta hipoteza nie jest nowa, ale w końcu udało się ją uporządkować, sprecyzować i uzupełnić.

Wczesnych początków życia należy szukać wewnątrz ciepłych strumieni wydobywających się z dna morza lub raczej mórz, które w tamtych czasach zajmowały całą powierzchnię naszej planety. Naukowcy podejrzewali z początku, że idealnymi kandydatami były kominy hydrotermalne odnalezione w latach 80. na dnie morskim niedaleko meksykańskiego Cabo San Lucas. Biją z nich jednak gorące i kwaśne źródła, co nie do końca pasuje do teorii zaproponowanej przez NASA. Ta wskazuje na źródła z chłodniejszą i alkaliczną wodą, licznie występujące na dnie północnej części Oceanu Atlantyckiego.

- Życie wykorzystuje niezbalansowane przestrzenie naszej planety, które mogły istnieć kilka miliardów lat temu w alkalicznych kominach hydrotermalnych - wyjaśnia Michael Russell, główny autor badań.

Ciepłe zasadowe źródła Russella zaburzały prawdopodobnie stan równowagi chemicznej w kwaśnych wodach starożytnych oceanów na dwa sposoby. Pierwszy zakłada istnienie gradientu protonowego (w tym przypadku jonów wodorowych) na zewnątrz komina, w miejscu określanym mianem mineralnej membrany. To właśnie on pełnił rolę naszych mitochondriów - organelli, w których powstaje większość ATP, a więc źródło energii komórek.

Drugie zaburzenie równowagi opiera się na gradiencie elektrycznym pomiędzy płynami hydrotermalnymi a kwaśnymi wodami oceanów. Wynika on z transferu elektronów pomiędzy dwutlenkiem węgla z wody praoceanu a wodorem i metanem, które wydobywały się spod dna. W wyniku tych procesów mogły powstawać m.in. bardziej złożone związki zawierające węgiel.

- Wewnątrz tych kominów działał system geologiczny, który pod jednym względem przypomina to, co robi życie. A życie istnieje dzięki gradientowi protonów i transferowi elektronów - powiedział Laurie Barge, jeden z autorów badań.

Naukowcy wyjaśniają także, co pełniło wówczas rolę enzymów, czyli katalizatorów reakcji chemicznych. Były nimi minerały oddziaływające ze związkami chemicznymi znajdującymi się w wodzie.

- Można je porównać do silników współczesnych samochodów. Dzięki nim życie szło naprzód, jak silnik spalający paliwo. DNA oraz RNA odpowiadają z kolei komputerom pokładowym, które nie napędzają procesu, a tylko nim kierują - opisuje Russell.

Jednym z takich katalizatorów był fougeryt (zielona rdza) - minerał żelaza odgrywający istotną rolę w obiegu żelaza w przyrodzie oraz tworzeniu złoży tlenków żelaza. Naukowcy podejrzewają, że mógł on wykorzystywać gradient protonów do produkcji cząsteczek zawierających fosforany, a więc magazynów energii. Ważną rolę w przyspieszaniu kluczowych dla życia reakcji chemicznych mógł odgrywać również molibden.

Teoria zaproponowana przez Russella i jego zespół nie dotyczy tylko Ziemi. Można ją bowiem odnieść do każdego globu, na którym występuje lub występowała woda w stanie ciekłym oraz skaliste dno. W samym tylko Układzie Słonecznym jest kilku ciekawych kandydatów.