Рожденный умереть: Жизнь на Земле могла начаться с дозы яда

Происхождение жизни на Земле - тема, которая породила бесконечные споры и головную боль для ученых и исследователей. Хотя научную загадку еще предстоит решить, однозначно то, что мир, каким он сейчас представляется, выглядел совсем иначе при его рождении 4,5 миллиарда лет назад, как и компоненты, которые его составляют. Кислород, ключевой элемент для выживания жизни сегодня, не накапливался в атмосфере до 2,33 миллиарда лет назад. Так что же именно составляло атмосферу ранней Голубой планеты, возможно, по иронии судьбы, это цианид, смертельно ядовитое вещество, которое было ключевым строительным блоком, пишет издание Discover Magazine.

Цианид широко считается важным компонентом в изначальном растворе органических соединений, ответственных за происхождение жизни. Недавнее исследование в Nature Chemistry, проведенное химиками из Scripps Research, дает более пристальный взгляд на то, как ранняя жизнь могла выжить в ядовитых условиях на Земле и как другие планеты с аналогичными условиями могли бы поддерживать жизнь сегодня.

Все о цианиде

Ученые уверяют, что цианид это не только то, что представлено триллерах. На самом деле быстродействующий яд имеет много химических форм и довольно долгую историю. Найденное в многочисленных растениях вещество может быть чрезвычайно ядовитым, будь то вдыхание в виде газа, прием внутрь в виде порошка или поглощение при местном воздействии.

Цианид впервые заработал свою репутацию военного агента в 1870 году при битве с Наполеоном Бонапартом. Тем не менее, несмотря на всю эту связь с ядом и смертью, цианистый водород (цианид в газовой форме), как предполагается, сыграл важную роль в изначальном развитии жизни. Как это возможно?

Раманараянан Кришнамурти, химик из Исследовательского института Скриппса в Калифорнии, в беседе с Discover теоретизировал, что более ранние формы жизни могли переносить цианид просто потому, что у них была другая химия, чем в настоящее время.

«Это означает, что то, что может быть ядовитым для нас сегодня, не было ядовитым для ранней жизни на Земле.
Подумайте об этом так: для людей кислород не ядовит. Для нас углекислый газ (CO2) ядовит. Тем не менее, для растений и некоторых животных, которые живут с различными типами химии, CO2 является их источником энергии, а не кислорода. Итак, мы можем экстраполировать из этого, что существовали более ранние формы жизни, которые выжили на цианиде, точно так же, как более ранние формы жизни выжили на углекислом газе до появления кислорода», - поясняет ученый.

Когда кислород образовался в атмосфере Земли, жизнь, которая не могла адаптироваться к кислороду, умерла, потому что кислород был ядовитым для нее. Жизнь, которая могла адаптироваться к кислороду или придумать кислородный фотосинтез, продолжала процветать и развиваться. Ранние формы жизни, зависящие от цианида, могут иметь похожую историю, считает Кришнамурти. Ранняя жизнь, которая использовала ядовитое химическое соединение в качестве источника энергии, могла либо адаптироваться к другому строительному блоку, как только цианид закончился, либо уничтожиться.

Исследование

Кришнамурти и команда химиков из Scripps Research провели углубленное исследование, которое по существу воспроизвело молекулы ранней Земли и включило цианид в смесь. Важной особенностью их эксперимента был «восстановительный цикл трикарбоновых кислот», или r-TCA.

«Суть в том, что используются белки для образования соединений, необходимых для жизни сегодня. Только в тот день была одна крошечная проблема с r-TCA. Помните, как кислород не присутствовал на ранней Земле? Ни один из белков не был необходим для цикла r-TCA. Вот почему эксперимент был проведен с использованием цианида. Они имитировали альтернативный цикл, который мог бы включать первоначальные соединения жизни. Результаты эксперимента показали, что молекулы следовали по тому же пути, что и r-TCA сегодня», - добавляют авторы статьи.

Хотя подробный эксперимент не дает полный ответ об атмосфере Земли 4,5 миллиарда лет назад, десятки вопросов о происхождении жизни все еще остаются. Действительно ли жизнь на Земле началась с дозы яда? Кришнамурти предполагает, что для решения такой научной тайны следует забыть, что такое жизнь, а представить себя на ранней Земле 4,5 миллиарда лет назад.

«Подсказка: Представьте кометы, извергающиеся вулканы и никаких признаков человеческой жизни. Мы должны работать с любой химией, происходящей в это конкретное время», - резюмирует Кришнамурти.