Есть веские основания полагать, что ученые доказали где зародилась жизнь. Жизнь зародилась в самой земной коре.
Ученые предположили, что жизнь, вероятно, возникла в непосредственной близости от горячих гейзеров в глине. Глина может укрывать и защищать органические соединения при температурах, превышающих 300°C, — температурах, которые в противном случае разрушили бы первые хрупкие молекулы. Именно глина имеет оптимальную среду для накопления и усложнения сложных органических молекул. Глинистые минералы способны поглощать богатые углеродом соединения, такие как метанол, из горячих жидкостей, которые имитируют условия в гидротермальных источниках. В глинистых слоях метанол превращается в другие типы органических молекул.
При этом как появились на Земле первые живые организмы в виде мелких органических молекул (аминокислоты, сахара, нуклеиновые основания) ученые уже пытаются доказать. Существует также гипотеза самопроизвольного зарождения жизни.
Обильные гидротермальные системы, которые, вероятно, существовали на ранней поверхности Земли, вполне могли быть, “первобытной маткой” для возникновения жизни.
Первое зарождение жизни произошло в глинистых минералах порядка 4 млрд. лет назад
Поэтому вероятность зарождения жизни на суше выше.
Расширение жизни
После события зарождения жизнь быстро переместилась в четыре основные среды, где мы находим бактерию сегодня: земную кору, морскую воду, пресную воду, и наземные среды обитания, такие как почва.
- Древнейшие ископаемые почвы имеют возраст более четырех миллиардов лет. Это время появления кислорода, накопленного в атмосфере, и бактерии вполне могли появиться в почвах в это время.
- Свидетельства существования жизни в океанах восходят почти к трем с половиной миллиардам лет назад. Бугристые слоистые породы были построены бактериальными сообществами сохранившихся нетронутыми в древней морской осадочной среде.
- Трудно найти доказательства существования жизни в самых ранних пресноводных средах в настоящее время, но присутствие бактерий в этих ранних местообитаниях было с трех миллиардов лет. Бактерии сегодня живут в земной коре на глубинах до 2,8 км, и учитывая вероятность того, что жизнь развивалась в ассоциации с ранней земной корой, разумной гипотезой является то, что бактерии переместились в породы земной коры в начале земной истории.
- Действительно, имеются свидетельства того, что бактериальные ископаемые миллиарды лет назад проникали в относительно прохладные наземные средства обитания. Хотя никто еще не нашел бактериальных окаменелостей в самых ранних сохранившихся почвах, можно сделать серьезные выводы о том, что присутствие бактерий в этих ранних наземных местообитаниях основано на концепции биотического усиления выветривания.
Как только бактерии начинают колонизировать поверхность минеральных фрагментов (скажем, в ранней почве), скорость выветривания этих минеральных фрагментов начинает резко возрастать. Органические кислоты, связанные с ростом бактерий, помогают растворять и разрушать кристаллы минералов, таких как полевой шпат. Бактериальный метаболизм также помогает катализировать минеральные реакции выветривания. Такое минеральное выветривание снизило уровень углекислого газа в атмосфере ранней Земли, что дало планете более пригодный для жизни климат.
Более пригодный для жизни, по крайней мере, с точки зрения сложных организмов, таких как мы; самые ранние бактериальные линии, по-видимому, любили жару и до сих пор любят.
Жизнь в земной коре
Многие микробы живут под поверхностью Земли в почвах, скалах и отложениях. Многие из этих микробов живут тем же способом, что и миллиарды лет назад, а именно, выделяя кислород из богатых кислородом соединений и соединяя его с бедными кислородом восстановленными соединениями для получения энергии. Некоторые из самых ранних бактерий, должно быть, питались таким образом. Таким образом, это древняя и очень успешная стратегия кормления, говорит о том что жизнь зародилась на суше.
На какой глубине в земной коре есть жизнь
Интересным вопросом, относящимся к жизни на Земле, является глубина, на которую распространяется жизнь в земной коре.
Теоретическое ограничение нисходящей степени жизни связано с тем, что Земля все еще имеет много тепла в своих недрах. Некоторые виды термофильных бактерий могут процветать при температуре до 111,3°C, но температура выше этой температуры шокирует белки так, что они больше не функционируют—и жизнь не может существовать.
Тем не менее, бактерии были найдены растущими на глубине 2,8 км. Эти бактерии питались древним органическим веществом, заключенным в окружающей породе, и использовали металлы в породе, такие как марганец и железо, чтобы окислить органическое вещество и произвести энергию. Ученые отмечают, что магматическая горная порода составляет значительное количество (около одной двадцатой) всех океанических пород земной коры. Это порода геохимически неустойчива и эта нестабильность ускоряется бактериями морской коры, которые проникают в магматическую горную породу, добывая из него полезные металлы и другие соединения и способствуя быстрому выветриванию породы.
Другие гипотезы зарождения жизни
Все -таки рассмотрим другие гипотезы — где зародилась жизнь считается одной из нераскрытых загадок.
В воде
Одна из гипотез предполагает, что жизнь зародилась из простых компонентов в непосредственной близости от минеральных гидротермальных систем.
Есть теория, что под ледяным океаном, похожим на тот, который сегодня покрывает спутник Юпитера Европу. Однако все факты говорят о том, что ранняя Земля была довольно теплой, а замерзшие океаны весьма маловероятными.
Возможность того, что жизнь на Земле действительно возникла в непосредственной близости от глубоководных гидротермальных источников, набирает популярность. На дне океана, где отсутствовала геологическая турбулентность и радиоактивная энергия, бившая землю, была более мягкая среда. Может быть океанские глубины были настоящей колыбелью жизни.
Глубоко в земной коре
Другая гипотеза состоит в том, что жизнь зародилась глубоко в земной коре. Жизнь могла образоваться как побочный продукт вулканической активности, а сульфидные минералы железа и никеля действовали как химические катализаторы для рекомбинации газов, извергающихся из извержений в строительные блоки жизни.
Внутри глины
Другие исследователи выдвинули необычную гипотезу, что жизнь — это результат химии поверхности силикатов. Поверхность глин имеет положительные заряды, которые притягивают органические молекулы и исключают воду, обеспечивая потенциальную каталитическую поверхность, на которой могла бы возникнуть ранняя химия жизни. Хотя это и интересно с концептуальной точки зрения, существует мало свидетельств того, что такого рода процесс действительно может иметь место.
В глубоководных жерлах
Все большую популярность приобретает гипотеза о том, что жизнь зародилась в глубоководных гидротермальных источниках, где необходимые пребиотические молекулы синтезируются на сульфидах металлов. Положительный заряд сульфидов действовал бы как магнит для отрицательно заряженных органических молекул. Отчасти нынешняя популярность этой гипотезы проистекает из новой науки геномики, которая предполагает, что предки современных прокариот (одноклеточные организмы) наиболее тесно связаны с бактериями, живущими в глубоководных жерлах.
Никто не знает наверняка, возникла ли жизнь в океане, под замерзшим океаном, глубоко в земной коре, в глине или в глубоководных источниках.
Возможно, одна из этих гипотез окажется верной.
Возможно, правильная теория еще не была предложена. Известно что именно углерода используется для образования длинноцепочечных молекул живого. Но и кремнию, как и углероду, нужно четыре электрона, чтобы заполнить его внешний энергетический уровень, а аммиак даже более полярный, чем вода. Может быть при радикально отличающихся температурах и давлениях эти элементы могли бы образовывать «живые» молекулы, столь же разнообразные и гибкие, как те, которые образовал углерод на земле.
