ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

64. Новая, сенсационная, теория происхождения жизни на Земле

Источник: http://www.mk.ru/science/article/2010/02/03/423345-novaya-sensatsionnaya-teoriya-proishozhdeniya-zhizni-na-zemle.html

Новейшее исследование оспаривает 80-летнюю теорию «первичного бульона» как источника жизни

На протяжении восьмидесяти лет многие считали, что ранняя жизнь зародилась в "первичном бульоне" органических молекул перед эволюцией в океанах миллионы лет спустя. Знакомая всем по школьным учебникам "теория бульона" опровергнута в новаторском исследовании, обнародованном в "BioEssays", где утверждается, что начало жизни дала химическая энергия Земли из гидротермальных источников на дне океана.

"Учебники утверждают, что жизнь возникла из органического «бульона», и что первые клетки стали результатом брожения этих органических веществ, давших энергию в форме АТФ-синтазы (фермента). Мы же предлагаем новый взгляд и убеждены, что старый подход не работает во всех ситуациях, - сказал руководитель исследовательской группы доктор Ник Лейн из Университетского колледжа в Лондоне. - Мы представляем альтернативу, по которой жизнь возникла из газов (H2, CO2, N2, H2S), а энергия для первой жизни пришла из использования геохимических градиентов, созданных Матерью-Землей в особого рода глубоководном гидротермальном источнике (жерле) – в лишь одном, который был пронизан крошечными взаимосвязанными отсеками или порами".

«Теория бульона» («первичный бульон» - термин русского академика А.И.Опарина, 1924 г. - Ред.) была предложена еще в 1929 году, когда профессор Дж. Б. С. Холдейн (J. B. S. Haldane) опубликовал свое, оказавшее влияние на многих эссе о происхождении жизни, где он утверждал, что УФ-излучение обеспечило энергию для преобразования метана, аммиака и воды в первые органические соединения в океанах ранней Земли. Однако критики теории «бульона» указали на то, что не существовало никакой движущей силы, заставляющей что-либо взаимодействовать; а без источника энергии, жизнь, как мы знаем, существовать не может.

"Несмотря на биоэнергетические и термодинамические недостатки, 81-летняя концепция «первичного бульона» остается "мейнстримной" гипотезой происхождения жизни, - сказал главный автор исследования, Уильям Мартин - эволюционный биолог из Института ботаники III (Insitute of Botany III) в Дюссельдорфе (Германия). – Однако «бульон» не имеет потенциала для производства витальной (жизненно важной) энергии для жизни".

Отвергая «теорию бульона» исследователи обратились к химии Земли с целью определить источник энергии, который мог питать первых примитивных предшественников живых организмов: геохимические градиенты через соты микроскопических естественных пещер в гидротермальных источниках. Эти каталитические клетки производили липиды, белки и нуклеотиды, которые, возможно, и привели к первым «настоящим» клеткам.

Команда сосредоточилась на идеях, инициированных геохимиком Майклом Дж. Расселом, точнее - на глубоководных щелочных жерлах в море, которые производят химические градиенты, очень похожие на те, что имеются практически во всех организмах, живущих в наши дни – трансмембранный протонный градиент. Ранние организмы, вероятно, использовали эти градиенты с помощью процесса, называемого хемиосмосом, в котором протонный градиент используется для синтеза универсальной энергетической "валюты", АТФ-синтазы (фермент), или более простых аналогов. Позже клетки эволюционировали для создания своего собственного протонного градиента путем переноса электрона от донора к акцептору. Ученые-авторы утверждают, что первым донором был водород, а первым акцептором - СО2.

"Современные живые клетки унаследовали одинаковый размер протонного градиента, и, самое главное, ту же ориентацию – внутри клетки – минус, снаружи – плюс – что и у неорганических пузырьков, из которых они возникли", говорит соавтор, Джон Аллен, биохимик из Лондонского университета королевы Марии.

"Термодинамические ограничения означают, что хемиосмос является строго необходимым для углеродного и энергетического метаболизма у всех организмов, которые растут из простых химических ингредиентов (автотрофии) в наши дни, и, предположительно у первых свободно живущих клеток, - сказал Лейн. - Мы рассмотрели то, как ранние клетки могли использовать геохимически созданную «силу», а затем научились производить и свою собственную".

Это была витальная транзиция (переход), поскольку хемиосмос является единственным механизмом, с помощью которого организмы могут вырваться из источников. "Причина того, что все сегодняшние организмы «хемиосмотичны» заключается в том, что они унаследовали хемиосмос от того времени и места, когда развились первые клетки – а развиться без него они не могли", - сказал Мартин.

"Не так уж и сложно понять, что активизировать раннюю жизнь было практически невозможно без хемиосмоса, - заключил Лейн. - Время сбросить оковы брожения в некоем первичном «бульоне», таком, как «жизнь без кислорода» - идея, которая относится к тому времени, когда кто-либо в биологии имел хоть какое-нибудь понимание того, как появилась АТФ-синтаза".

Tags: биофизика, биохимия, жизнь на земле, микроорганизмы, первичный бульон, происхождение жизни, происхождение жизни на земле, ранняя жизнь, теория первичного бульона
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments