Жизнь есть не только на земле — тайны и факты

Тайна появления жизни на Земле. Часть первая: как создать клетку?

Сегодня жизнь завоевала каждый квадратный сантиметр Земли, но когда планета только сформировалась, она была мертвым камнем.

Как и когда произошел знаковый переход? С чего началась жизнь? Едва ли можно придумать более серьезный, большой и сложный вопрос.

На протяжении большей части истории человечества никто не сомневался в том, что это дело богов. Любое другое объяснение было немыслимым.

Больше нет. За последнее столетие многие ученые пытались выяснить, с чего могла начаться первая жизнь. Они даже пытались воссоздать момент Сотворения в своих лабораториях: создать совершенно новую жизнь с нуля.

Пока никому это не удалось, но мы прошли долгий путь. Сегодня многие ученые, изучающие происхождение жизни, уверены, что они на верном пути — и у них есть эксперименты, которые подкрепляют их уверенность в этом.

Это история наших попыток выяснить наше истинное происхождение. Это история одержимости, борьбы и блестящего творчества, которые привели к некоторым из величайших открытий современной науки.

Стремление понять истоки жизни посылало мужчин и женщин в самые отдаленные уголки нашей планеты.

Некоторых ученых считали дьяволами во плоти, другие же продолжали работать под пятой жестоких тоталитарных правительств.

Это история рождения жизни на Земле.

На самом деле динозавры жили не так давно

Жизнь стара. Динозавры — самые известные вымершие создания — появились 250 миллионов лет назад. Но жизнь появилась намного, намного раньше.

Древнейшим из известных окаменелостей порядка 3,5 миллиарда лет, в 14 раз больше, чем самым старым динозаврам. Но окаменевшая летопись может уводить нас еще дальше. К примеру, только в августе 2016 года ученые обнаружили окаменелых микробов, которым 3,7 миллиарда лет.

Этим волнистым узорам может быть 3,7 миллиарда лет

Сама Земля ненамного старше, ей 4,5 миллиарда лет.

Если предположить, что жизнь образовалась на Земле — что представляется разумным, учитывая, что мы до сих пор не нашли ее в другом месте, — то это должно было произойти в тот миллиард лет, который протекал между формированием Земли и появлением самых старых известных окаменелостей.

Сужая диапазон времени возможного появления жизни, мы можем делать обоснованные предположения о том, как это произошло.

Древо жизни: больше всего бактерий и архей

С 19 века биологи знают, что все живые существа состоят из «клеток»: крошечных мешочков живой материи, которые бывают разных форм и размеров. Впервые клетки были обнаружены в 17 веке, благодаря изобретению первых микроскопов, но потребовалось более ста лет, чтобы понять, что они были основой всей жизни.

Вы, конечно, не похожи на сома или тираннозавра, но микроскоп покажет, что вы сделаны практически из тех же клеток. Как и растения, и грибы. Но пока что самой многочисленной формой жизни являются микроорганизмы, состоящие из одной клетки. Бактерии — самая известная группа, их можно найти всюду на Земле.

В апреле 2016 года ученые представили обновленную версию «древа жизни»: в некотором смысле фамильного древа каждого живущего вида. Почти все ветви представлены бактериями. Более того, форма этих ветвей говорит о том, что бактерии были общим предком всей жизни. Другими словами, каждое живое существо — включая вас — произошло от бактерий.

Выходит, мы можем точнее определить проблему происхождения жизни. Используя только материалы и условия, которые были на Земле 3,5 миллиарда лет назад, мы должны сделать клетку.

Насколько сложно это будет?

Целая живая клетка

Первые эксперименты

На протяжении почти всей истории никто не считал нужным задаваться вопросом, как появилась жизнь, поскольку ответ казался очевидным. До 1800-х годов большинство людей верили в «витализм». Это интуитивное представление, что живые существа наделены особым, магическим свойством, которое отличает их от неодушевленных предметов.

Витализм часто связывался с религиозными убеждениями. Библия говорит, что Бог использовал «дыхание жизни», чтобы оживить первых людей, и бессмертная душа является формой витализма.

Только вот есть одна проблема. Витализм — это полная чушь.

К началу 1800-х годов ученые обнаружили несколько веществ, которые казались уникальными для жизни. Одно из таких соединений было мочевиной, которую обнаружили в моче и выделили в 1799 году.

Только это все так же укладывалось в концепцию витализма.

Только живые существа были в состоянии производить эти химические вещества, поэтому они, видимо, были заряжены энергией жизни и это делало их особенными.

Но в 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер нашел способ делать мочевину из распространенного химического вещества, цианата аммония, который не имел очевидную связь с живыми существами. Другие последовали его примеру, и вскоре стало ясно, что химические вещества жизни можно сделать из более простых химических веществ, не имеющих ничего общего с жизнью.

Фридрих Вёлер, немецкий химик

Это был конец для витализма в качестве научной концепции. Но людям оказалось трудно расстаться с этой идеей. Очень многим казалось, что говорить, что в химических вещества жизни нет ничего «особенного», это как отнимать у жизни ее магию, делать ее механической или бездушной. Ну и, конечно же, это противоречило Библии.

Даже ученые пытались спасти витализм. Еще в 1913 году английский биохимик Бенджамин Мур горячо проталкивал теорию «биотической энергии», которая была тем же витализмом, но с другим названием. У этой идеи был сильный эмоциональный подтекст.

Да и сегодня, впрочем, эта идея порой всплывает тут и там. Например, существует множество научно-фантастических историй, в которых «энергию жизни» можно увеличить или высосать. Вспомните «энергию регенерации», используемую Повелителями Времени в «Докторе Кто». Кажется необычным, но это очень и очень старая идея.

Тем не менее после 1828 года ученые получили здравые причины искать «безбожное» объяснение первого появления жизни. Но не искали. Казалось бы, эту тему нужно исследовать, но по факту тайну происхождения жизни игнорировали десятилетиями. Возможно, все еще были слишком привязаны к витализму, чтобы сделать следующий шаг.

Чарльз Дарвин показал, что вся жизнь произошла от одного общего предка

Вместо этого гигантским прорывом в биологии 19 века стала теория эволюции, разработанная Чарльзом Дарвином и другими.

Теория Дарвина, изложенная в «Происхождении видов» в 1859 году, объяснила, как все это разнообразие жизни могло появиться из единственного общего предка. Каждый отдельный вид теперь уже не был создан Богом, а произошел от древнего организма, который жил миллионы лет назад: последний универсальный общий предок.

Эта идея оказалась чрезвычайно противоречивой, опять же, потому что не сходилась с Библией. Дарвин и его идеи оказались под шквалом атаки, отчасти возмущенных христиан.

Теория эволюции ничего не говорила о том, как появился самый первый организм.

Дарвин считал, что жизнь появилась в «маленьком теплом пруду»

Дарвин знал, что это глубокий вопрос, но — возможно, опасаясь новых нападок со стороны церкви — осмелился обсудить его лишь в 1871 году. Приподнятый тон письма показывает, что он знал глубокое значение этого вопроса:

«Но если бы (и ох какое это большое «если бы») мы могли представить себе небольшой теплый пруд со всеми видами аммиака и фосфорной соли — со светом, теплом, электричеством — в котором химически образовалось бы белковое соединение, готовое пройти через еще более сложные изменения…»

Другими словами, что если когда-то был небольшой водоем, наполненный простыми органическими соединениями и купающийся в солнечном свете? Некоторые из этих соединений, возможно, в совокупности образовали бы полуживое вещество вроде белка, который мог бы начать развиваться и становиться все более сложным.

Эта идея была поверхностной. Но она легла в основу первой гипотезы появления жизни.

Что любопытно, эта гипотеза появилась в СССР.

Александр Опарин жил и работал в СССР

Во времена Сталина все было под контролем государства. Даже идеи людей, биологов, не связанных с коммунистической политикой. Что примечательно, Сталин фактически запрещал ученым изучать обычную генетику.

Вместо этого он продвигал идеи фермера Трофима Лысенко, которые, по его мнению, больше соответствовали коммунистической идеологии.

Ученые, работающие в области генетики, были вынуждены публично поддерживать идеи Лысенко, чтобы не оказаться в лагерях.

Именно в такой репрессивной среде Александр Опарин проводил свои исследования в области биохимии. Он мог работать, поскольку был преданным коммунистом: поддерживал идеи Лысенко и даже получил орден Ленина, высшую награду времен СССР.

В 1924 году Опарин опубликовал свою работу «Происхождение жизни». В ней он изложил свое видение зарождения жизни, которое было поразительно похоже на маленький теплый пруд Дарвина.

Океаны сформировались после того, как Земля остыла

Опарин пытался представить, какой была Земля после формирования. Поверхность была обжигающе горячей, поскольку на нее падали камни из космоса. Мешанина из полурасправленных пород, содержащих огромный спектр химических веществ, в том числе и на основе углерода.

В конце концов Земля остыла достаточно, чтобы водяной пар конденсировался в жидкую воду и пошел первый дождь. Он наполнил земные океаны, которые были горячими и богатыми углеродсодержащими химическими веществами. То, что нужно для жизни.

Сначала различные химические вещества взаимодействовали между собой с образованием множества новых соединений, некоторые из которых были сложными. Опарин предположил, что молекулы, важнейшие для жизни, сахара и аминокислоты, могли образоваться в водах Земли.

Затем некоторые химические вещества начали формировать микроскопические структуры. Много органических веществ не растворяется в воде: к примеру, масла образуют слой поверх воды. Но когда некоторые из этих веществ контактируют с водой, они образуют сферические шарики «коацерваты», которые могут быть до 0,01 сантиметра в поперечнике.

Если вы взглянете на коацерваты через микроскоп, они ведут себя весьма подвижно, как живые клетки. Они растут и меняют форму, иногда делятся на две части. Они также могут вбирать химические вещества из окружающей воды, поэтому в них могут оказаться подобные жизни химвещества. Опарин предположил, что коацерваты были предками современных клеток.

Пятью годами позже, в 1929 году, английский биолог Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн независимо предположил очень похожие идеи в короткой статье, опубликованной в Rationalist Annual.

К тому времени Холдейн уже немало внес в теорию эволюции, помогая интегрировать идеи Дарвина в развивающуюся науку о генетике.

Английский генетик Дж. Холдейн

Как и Опарин, Холдейн описал, каким образом органические вещества могли бы накапливаться в воде, «пока первобытные океаны не дошли бы до консистенции горячего разбавленного супа». Это подготовило бы почву для «первых живых или полуживых вещей», которые сформировались и оказались в тонкой масляной пленке.

Показательно, что среди всех биологов мира только Опарин и Холдейн дошли до этого. Мысль о том, что живые организмы могут образоваться в процессе простых химических реакций, без бога или даже «жизненной силы», была радикальной. Как и теория эволюции Дарвина до нее, она тоже была плевком в лицо христианства.

Но в рамки СССР вписывалась отлично. Советский режим был официально атеистическим, а его лидеры с радостью поддерживали любые материалистические объяснения глубоких явлений вроде жизни. Холдейн тоже был атеистом и еще и коммунистом в придачу.

Мысль о том, что жизнь сформировалась в первичном бульоне органических веществ, стала гипотезой Опарина-Холдейна. Она была аккуратной и убедительной, но была одна проблема. Ее не поддерживали никакие экспериментальные доказательства. И так продолжалось почти четверть века.

Гарольд Юри

К тому времени, когда Гарольд Юри стал интересоваться происхождением жизни, он уже получил Нобелевскую премию по химии 1934 года и помог построить атомную бомбу. Во время Второй мировой войны Юри работал над Манхэттенским проектом, собирая нестабильный уран-235, необходимый для сердечника бомбы. После войны он боролся, чтобы сохранить ядерные технологии под контролем граждан.

Также он заинтересовался химией космоса, в частности тем, что происходило во времена формирования Солнечной системы. Однажды он прочитал лекцию и отметил, что в атмосфере Земли, вероятно, не было кислорода, когда она впервые сформировалась. Это стало идеальным дополнением к первичному бульону Опарина и Холдейна: хрупкие химические вещества могли быть уничтожены при контакте с кислородом.

Докторант по имени Стэнли Миллер был в аудитории, а затем подошел к Юри с вопросом: можно ли проверить эту идею? Юри был скептичен, но Миллер настоял на своем. Поэтому в 1952 году Миллер начал самый известный эксперимент на тему происхождения жизни.

Читайте также:  Смерть мэрилин монро - тайны и факты

Эксперимент Миллера-Юри

Настройки были простыми. Миллер соединил серию стеклянных колб и пустил по ним четыре химических вещества, которые могли присутствовать на ранней Земле: кипящая вода, газообразный водород, аммиак и метан. Затем он подверг газы многократному воздействию электрического тока, чтобы имитировать удары молнии, которые были обычным явлением на Земле в те времена.

Миллер обнаружил, что «вода во флаконах стала значительно розовее после первого дня, а к концу недели раствор стал красным и мутным». Очевидно, образовалась смесь химических веществ.

Проанализировав смесь, Миллер обнаружил, что в ней есть две аминокислоты: глицин и аланин. Аминокислоты часто называют строительными блоками жизни. Они используются для образования белков, которые управляют большинством биохимических процессов в наших телах. Миллер сделал два важнейших компонента жизни буквально с нуля.

Результаты были опубликованы в престижном журнале Science в 1953 году. Юри поступил весьма необычно для старших ученых, сняв свое имя с работы и отдав все лавры Миллеру. Несмотря на это, исследование часто называют «экспериментом Миллера-Юри».

Стэнли Миллер в лаборатории

«Сила Миллера-Юри в том, что вы можете произвести множество биологических молекул просто из атмосферы», говорит Джон Сазерленд из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания.

Детали оказались неверными, поскольку более поздние исследования показали, что атмосфера ранней Земли была другой смесью газов. Но это не меняет факта. Эксперимент удался, простимулировал воображение публики и разлетелся на цитаты.

После эксперимента Миллера другие ученые начали искать способы создания простых биологических молекул с нуля. Решение тайны происхождения жизни, казалось, вот-вот появится.

Но потом выяснилось, что жизнь была сложнее, чем кто-либо думал. Живые клетки были не только мешками с химическими веществами: они были сложнейшими крошечными машинами. Внезапно создание клетки с нуля оказалось гораздо более сложной задачей, чем думали ученые.

Продолжение следует…

Источник: http://icity.life/news/nauka/all/12467-tayna-poyavleniya-zhizni-na-zemle-chast-pervaya-kak-sozdat-kletku

Тайна появления жизни на Земле. Часть шестая: великое объединение

На протяжении второй половины 20-го века исследователи происхождения жизни работали каждые в своем лагере. Каждая группа настаивала на собственной версии развития событий и старалась уничтожить конкурирующие гипотезы.

Такой подход был безусловно успешным, о чем свидетельствуют предыдущие главы, но каждая перспективная идея о происхождении жизни в конечном счете наталкивалась на серьезную проблему.

Так что некоторые исследователи сейчас пытаются найти более единый подход.

Часть первая: как сделать клетку?

Часть вторая: раскол в рядах ученых

Часть третья: в поисках первого репликатора

Часть четвертая: энергия протонов

Часть пятая: так как же всё-таки создать клетку?

Несколько лет назад эта идея получила мощный толчок, благодаря результату, поддерживающему устоявшуюся теорию «мира РНК».

К 2009 году у сторонников мира РНК была большая проблема. Они не могли сделать нуклеотиды, строительные блоки РНК, как если бы это происходило в условиях ранней Земли. Это и привело людей к мысли, что первая жизнь вовсе не была построена на РНК, как мы выяснили в третьей части.

Земля — единственное место, где есть жизнь. Пока

Джон Сазерленд думал об этой проблеме с 1980-х. «Я думал, что продемонстрировать, что РНК может самособираться, было бы очень круто», говорит он.

К счастью для Сазерленда, он получил работу в Лаборатории молекулярной биологии (LMB) в Кембридже. Большинство научно-исследовательских институтов заставляют своих сотрудников постоянно генерировать новые работы, но LMB нет. Поэтому Сазерленд мог хорошенько обдумать, почему сделать нуклеотид РНК так сложно, и провел годы, разрабатывая альтернативный подход.

Его решение привело его к совершенно новой идее о происхождении жизни: все ключевые компоненты жизни могли сформироваться одновременно.

«В химии РНК были определенные аспекты, которые не работали», говорит Сазерленд. Каждый нуклеотид РНК состоит из сахара, основания и фосфата. Но заставить сахар и основание соединиться оказалось невозможно. Молекулы просто не той формы.

Поэтому Сазерленд начал пробовать совершенно другие вещества. В конечном счете его команда пришла к пяти простым молекулам, включая другой сахар и цианамид, родственный цианиду. Эти химические вещества пропустили через цепочку реакций и в конечном итоге сделали два из четырех нуклеотидов РНК, не делая отдельные сахара или основания.

Это был ослепительный успех, который сделал Сазерленду имя.

Многие наблюдатели интерпретировали эти результаты как еще одно доказательство в пользу мира РНК. Но сам Сазерленд так не считал.

«Классическая» гипотеза мира РНК утверждает, что в первых организмах РНК отвечала за все функции жизни. Но Сазерленд говорит, что это безнадежно оптимистично. Он считает, что РНК принимала важное участие, но на ней все клином не сходилось.

Вместо этого он вдохновился одной из последних работ Шостака, которая (как мы выяснили в пятой части) совмещала РНК-мир «сперва воспроизводства» с идеями «сперва компартментализации» Пьера Луиджи Луизи.

Сазерленд пошел еще дальше. Его подход представлял собой «сперва всё». Он хотел, чтобы цельная клетка собралась сама по себе с нуля. К этому его привела странная деталь в его синтезе нуклеотидов, которая сначала казалась случайной.

Жизни нужна жирная смесь веществ

Последним шагом в процессе Сазерленда было забросить фосфат в нуклеотид. Однако он выяснил, что лучше всего было включать фосфат в смесь с самого начала, поскольку он ускорял первые реакции. Казалось, что включение фосфата до того, как он понадобится на самом деле, было слегка «грязноватым» действием, но Сазерленд выяснил, что этот хаос — это хорошо.

И так он задумался о том, насколько беспорядочными должны быть смеси. Во времена ранней Земли должны были существовать десятки или сотни химических веществ, плавающих вместе. Рецепт шлама? Возможно. Но беспорядок может быть важным условием.

Смеси, которые Стэнли Миллер приготовил в 1950-х годах, о которых мы говорили в первой части, были куда грязнее сазерлендовых. Они включали биологические молекулы, но Сазерленд говорит, что они «были в небольших количествах и сопровождались огромным количеством других, не биологических соединений».

Сазерленд считал, что подход Миллера был недостаточно хорош. Он был слишком грязным, поэтому хорошие химические вещества просто терялись в смеси.

Поэтому Сазерленд вознамерился найти «химию Златовласки»: не слишком грязную, чтобы стать бесполезной, но и не слишком простую, чтобы быть ограниченной в возможностях. Получить достаточно сложную смесь — и все компоненты жизни смогут сформироваться одновременно и найти друг друга.

Другими словами, четыре миллиарда лет назад на Земле был пруд. Он существовал годами, пока в нем не собрались нужные химические вещества. Затем, возможно, за какие-нибудь пару минут появилась первая клетка.

Горстки химвеществ недостаточно для жизни

Это может показаться совершенно неправдоподобным, словно заявления средневековых алхимиков. Но у Сазерленда только прибавляется доказательств. В 2009 году он показал, что та же химия, которая позволила собрать два его нуклеотида РНК, также может создавать многие другие молекулы жизни.

Очевидным следующим шагом было сделать больше нуклеотидов РНК. Пока этого сделать не удалось, но в 2010 году он собрал тесно связанные молекулы, которые потенциально могут превратиться в нуклеотиды. Точно так же, в 2013 году он сделал прекурсоры аминокислот. На этот раз ему пришлось добавить цианид меди, чтобы заставить реакцию протекать.

Связанные с цианидом химические вещества оказались общей темой, и в 2015 году Сазерленд сделал с ними еще больше. Он показал, что в том же горшке с химическими веществами могут появиться и прекурсоры липидов, молекул, из которых состоят стенки клеток. Все эти реакции полагались на ультрафиолетовый свет, включали серу и медь как катализатор.

Жизни нужен настоящий рог изобилия химвеществ

Если Сазерленд прав, то весь наш подход к происхождению жизни за последние 40 лет был в корне неверным. С тех пор, как стала очевидной сложность клетки, ученые начали работать с предположением, что первые клетки должны были собираться постепенно, по частям.

Вслед за предложением Лесли Оргела о том, что сначала появилась РНК, ученые пытались «поставить одно перед другим, а потом как-то получить порядок», говорит Сазерленд. Но он думает, что лучше всего — сделать все и сразу.

«Мы, по сути, усомнились в мысли о том, что сделать все разом слишком сложно», говорит он. «Определенно можно сделать строительные блоки всех систем сразу».

Шостак теперь подозревает, что большинство попыток сделать молекулы жизни и собрать их в живые клетки провалились по одной причине: эксперименты были слишком чистыми.

Ученые использовали несколько химических веществ, которые были им интересны, и оставляли все прочие, которые тоже, вероятно, присутствовали на ранней Земле. Но работа Сазерленда показала, что добавляя больше химических вещей в смесь, можно создать больше сложных явлений.

Шостак и сам столкнулся с этим в 2005 году, когда пытался разместить фермент РНК в своих протоклетках. Ферменту нужен был магний, который уничтожал мембраны протоклеток.

Решение оказалось на удивление простым. Вместо того чтобы делать везикулы из одной только жирной кислоты, их сделали из смеси обоих веществ.

Новые, «грязные» везикулы справлялись с магнием и могли размещать работающие ферменты РНК.

Более того, Шостак говорит, что первые гены тоже могли включать беспорядок.

ДНК состоит из небольших молекул — нуклеотидов

Современные организмы используют чистую ДНК для переноса генов, но чистой ДНК, вероятно, не существовало поначалу. Нужна была смесь нуклеотидов РНК и нуклеотидов ДНК.

В 2012 году Шостак показал, что такая смесь может собираться в «мозаику» молекул, которая выглядит и ведет себя почти как чистая РНК. Эти перемешанные цепочки РНК/ДНК даже можно было аккуратно сложить.

Выходит, не имеет значения, могли первые организмы иметь чистую РНК или чистую ДНК. «Я даже вернулся к мысли о том, что первый полимер был очень похож на РНК, такой более грязной версией РНК», говорит Шостак.

Альтернатив РНК могло быть еще больше, вроде ТНК и ПНК, о которых мы говорили в третьей части. Мы не знаем, существовали они на Земле или нет, но если да, то первые организмы вполне могли использовать и их.

Это уже был не «мир РНК», а «мир вперемешку».

Урок этих исследований в том, что сделать первую клетку может быть было не так сложно, как кажется. Да, клетки — сложные машины. Но оказывается, что они продолжают работать, хоть и не так хорошо, если их слепить небрежно, как снежок.

Кажется, что такие неуклюжие клетки не имели шансов выжить на ранней Земле. Но у них практически не было конкуренции, им не угрожали никакие хищники, поэтому во многих отношениях жизни было проще, чем сейчас.

В юности Землю постоянно бомбардировали метеориты

Однако существует одна проблема, которую не смогли решить Сазерленд или Шостак, и это серьезная проблема. Первый организм должен был иметь какой-то метаболизм, обмен веществ. С самого начала жизнь должна была получать энергию, либо умереть.

В этом Сазерленд согласен с Майком Расселлом, Биллом Мартином и другими сторонниками теорий «сперва метаболизм» из четвертой части. «Пока РНК-ребята бодались с метаболизм-ребятами, у обоих сторон были веские аргументы», говорит Сазерленд.

Даже если Мартин и Расселл ошибаются на тему того, что жизнь началась у глубоководных источников, многие элементы их теории почти наверняка верны. Один из них — значение металлов для рождения жизни.

У этого фермента в центре металл

В природе у многих ферментов есть атом металла в ядре. Зачастую это «активная» часть фермента; остальная часть молекулы выступает поддерживающей структурой. Первая жизнь не могла иметь таких сложных ферментов, поэтому почти наверняка использовала «голые» металлы в качестве катализаторов.

Гюнтер Вахтершаузер подметил это, когда предположил, что жизнь образовалась на основе железного пирита. Аналогичным образом, Расселл подчеркивал, что воды гидротермальных источников богаты металлами, которые могут выступать в качестве катализаторов — и исследование Мартина выявило множество ферментов на основе железа у последнего универсального общего предка (LUCA).

В свете этого имеет смысл, что многие химические реакции Сазерленда полагаются на медь (и — как и подчеркивал Вахтершаузер — на серу), а РНК в протоклетках Шостака нуждается в магнии.

Может быть и так, что гидротермальные источники окажутся вдруг важнейшими элементами головоломки. «Если посмотреть на современный метаболизм, в нем имеются такие красноречивые вещи, как железосерные кластеры», говорит Шостак. Это говорит в поддержку идеи возникновения жизни у жерл, где вода богата железом и серой.

Читайте также:  Стояние зои - тайны и факты

Но если Сазерленд и Шостак действительно находятся на верном пути, один аспект гидротермальной теории совершенно не имеет смысла: жизнь не могла появиться в глубоком море.

Жизнь могла появиться на мелководье

«Химия, к которой мы пришли, очень зависит от ультрафиолетового света», говорит Сазерленд. Единственным источником ультрафиолетового излучения является Солнце, поэтому его реакции могут протекать только в освещенных солнечных местах. Это исключает глубоководный сценарий.

Шостак согласен: глубокие воды вряд ли были колыбелью жизни. Кроме того, они изолированы от атмосферной химии, которая является источником высокоэнергетических стартовых материалов вроде цианида.

Но эти проблемы не исключают гидротермальную теорию полностью. Возможно, эти источники были на мелководье, купаясь в солнечном свете и цианидах.

У Армена Мулкиджаняна есть альтернатива. Возможно, жизнь появилась на земле, в вулканическом пруду.

Или в вулканическом пруду

Мулкиджанян обратил внимание на химический состав клеток: в частности, какие химические вещества они впускают и какие нет. Оказалось, что клетки, вне зависимости от организма-носителя, содержат много фосфата, калия и других металлов — но не натрия.

В настоящее время клетки получают их, закачивая материалы в себя, но первые клетки не могли этого делать, поскольку не обладали нужным механизмом. Поэтому Мулкиджанян предположил, что первые клетки образовались где-то, где был примерно такой же состав химических веществ, что и у современных клеток.

Океан сразу же отпадает. В клетках намного больше калия и фосфата, чем в океане, и намного меньше натрия. Но на ум приходят геотермальные пруды вблизи активных вулканов. Эти пруды обладают именно тем коктейлем металлов, который находят в клетках.

Шостаку нравится эта идея. «Думаю, мой любимый сценарий на данный момент будет включать мелководное озеро или пруд на поверхности в геотермально активной области, — говорит он. — Тогда у нас будут гидротермальные источники, но не те, что в глубине океана, а какие-нибудь похожие на источники в вулканически активных зонах по типу Йеллоустоуна».

Химия Сазерленда вполне могла бы сработать в таком месте. У этих источников подходящий химический состав, уровень воды колеблется, местами все пересыхает, а ультрафиолетового излучения солнца вполне достаточно.

Или в горячих источниках

Более того, Шостак говорит, что такие пруды подошли бы его протоклеткам.

Потоки холодной или горячей воды помогали бы протоклеткам делиться.

Опираясь на многие из этих аргументов, Сазерленд предлагает и третий вариант: место падения метеорита.

Метеориты падали на Землю постоянно в течение ее первого полумиллиарда лет существования — и с тех пор тоже иногда падают. Хороший удар создал бы условия, подобные прудам Мулкиджаняна.

Во-первых, метеориты в основном сделаны из металла. Зоны воздействия, как правило, богаты полезными металлами вроде железа, а также серой. И самое главное, удары метеоритов плавят земную кору, что приводит к геотермальной активности и нагреву воды.

Сазерленд представляет небольшие ручейки и реки, стекающие по склонам ударного кратера, выщелачивающие химвещества на основе цианида из пород, пока ультрафиолетовое излучение проливается свыше. Каждый поток приносит ту или иную смесь химических веществ, так что начинают различные реакции и производится целый ряд органических химических веществ.

Или в кратере метеорита

В конце концов, потоки стекают в вулканический пруд на дне кратера. В таком пруду, возможно, все элементы головоломки сложились бы вместе и образовались первые протоклетки.

Шостак не уверен настолько, но согласен с тем, что идея Сазерленда заслуживает внимания. «Думаю, сценарий с ударом прекрасен. Думаю, идея вулканических систем также может сработать. У обеих теорий есть хорошие аргументы».

Пока что дебаты будут разворачиваться и дальше. Но решение будет зависеть от химии и протоклеток. Если выяснится, что одному из сценариев недостает важного химического вещества или что-то разрушает протоклетки, от него придется отказаться.

Но впервые в истории мы можем получить всеобъемлющее объяснение того, как начиналась жизнь.

Пока что подход «все и сразу» Шостака и Сазерленда предлагает лишь отрывочные повествования. Но эти шаги были разработаны на основе десятилетий экспериментов.

Также этот подход опирается на все другие гипотезы происхождения жизни. Он пытается использовать все их хорошие стороны, вместе с тем решая всех их проблемы.

К примеру, он не разрушает гипотезу Расселла о гидротермальных источниках, а скорее включает ее лучшие элементы.

Конечно, мы не можем знать наверняка, что происходило четыре миллиарда лет назад. «Даже если вы построили реактор и из него вышла кишечная палочка… это не доказывает, что все так и было», говорит Мартин.

Лучшее, что мы можем сделать, это составить историю, которая согласуется со всеми доказательствами: с экспериментами в области химии, с нашими познаниями о ранней Земле, с тем, что говорит биология о самых древних формах жизни. Наконец, после столетия напряженных усилий, история начинает вырисовываться.

И это значит, что мы приближаемся к одному из важнейших переломных моментов в человеческой истории: после которого мы узнаем историю появления жизни на Земле.

Все люди, умершие до того, как Дарвин опубликовал «Происхождение видов» в 1859 году, понятия не имели, откуда взялся человек, потому что ничего не знали об эволюции.

Но любой живущий сегодня может узнать правду о нашем родстве с животными.

Точно так же любой рожденный после выхода Юрия Гагарина на орбиту Земли в 1961 году, жил в обществе, которое может отправиться к другим мирам. Космические путешествия стали реальностью, даже если мы сами в них не участвовали.

Эти факты меняют наш взгляд на мир. Они делают нас мудрее. Эволюция учит нас беречь каждое живое существо, потому что мы все произошли от одного предка. Космические путешествия позволяют нам смотреть на другие миры издалека, видеть всю их уникальность и хрупкость.

Некоторые из живущих сегодня людей станут первыми в истории, которые смогут с уверенностью заявить, что мы точно знаем, откуда пришли. Они будут знать, каким был наш первый предок и где жил.

Это знание изменит нас. На чисто научном уровне оно расскажет нам о том, насколько вероятно появление жизни во Вселенной и где ее искать. И оно расскажет нам о сущности жизни. Но можем ли мы знать, какие знания откроются нам после того, как мы узнаем тайну появления жизни? Вряд ли.

По материалам BBC

Источник: https://Hi-News.ru/science/tajna-poyavleniya-zhizni-na-zemle-chast-shestaya-velikoe-obedinenie.html

10 необъяснимых загадок Земли

Представляем ТОП-10 фактов и явлений, существование которых не спешат раскрывать людям. Эти загадки Земли современная наука затрудняется объяснить. Часто их просто предают забвению, чтобы не нарушать установленную систему знаний. Из-за скрытности, многие факты зачастую со временем обрастали неточностями, что не умаляет основной сути этих явлений.

1. Подводный город в Юкатанском заливе

В 2000 году группа ученых Кубы и Канады обнаружили на глубине 640 метров крупные образования , напоминающие затонувший город, занесенный слоем песка. Глубоководный аппарат заснял на дне Юкатанского залива у берегов Кубы множество каменных построек.

Полученные данные говорили о рукотворном характере возникновения города. Фрагменты зданий указывали на четкую планировку. Затонувший город раскинулся на площади почти 13 квадратных километров. С помощью подводного робота в 2004 году получены снимки пирамид, сфинкса, зданий из блоков и сети дорог.

Выдвинута версия, что подводный город ( некоторые предполагают, что это Атлантида) соединял в древности Кубу и Латинскую Америку. Ученые не могут понять, что произошло в прошлом. Предполагается, что возраст построек под водой составляет 6000 лет. Однако за такой срок подводный город не мог погрузиться так глубоко.

2. Глиняная статуэтка возрастом 2 миллиона лет

В 1889 году в городе Нампа, штата Айдахо, при бурении скважины нашли искусно сделанную маленькую глиняную фигурку, изображающую человека. Статуэтку достали с глубины 97 метров.

У исследователей не возникло никаких сомнений, что статуэтка из глины сделана руками человека. Вот только грунт, который доставали бурильщики был периода плиоцена — начала плейстоцена, то есть около 2 миллионов лет назад.

Ученые не могут объяснить, используя современные научные представления, кто жил в Америке и сделал глиняную статуэтку 2 миллиона лет назад.

3.Алюминиевый клин из Аюда

В 1974 году в Румынии нашли клин из алюминия рядом с костями мастодонта в слое почвы возрастом не менее 11 000 лет. На берегу реки Муреш в 2 км. от города Аюд обнаружили этот странный артефакт на глубине 10 метров. Он выглядит, как часть какого-то механизма и состоит в основном из алюминия.

Однако современному человечеству алюминий стал известен только в 1808 году. Кто же сделал этот клин из алюминия более 10 тысяч лет назад? Некоторые ученые предполагают, что алюминиевый клин мог быть ногой спускаемого аппарата. По форме он похож на аналогичную часть в современных космических кораблях. Эта версия приводит к выводу о посещении Земли инопланетными существами в тот период.

4.Тарелка Лолладоффа

Удивительный артефакт обнаружил в Индии после окончания Второй Мировой войны польский профессор Сергей Лолладофф. Каменный диск возрастом 12 000 лет с изображением «летящей тарелки» и человекоподобного существа открыл дорогу к одной мистической истории.

Тарелка Лолладоффа, как назвали позже загадочный диск, мог принадлежать группе живых существ, о которых в научном мире стараются не упоминать. Ученые так и не смогли определить кто — инопланетяне или древний народ жил в горах Тибета долгие тысячелетия. 

 5.Останки гигантов находят в разных частях Земли

В 1895 году во время горных работ в Ирландии возле города Антрим, найден мумифицированный гигант ростом 3,7 метра. Фотографии гигантского человека были опубликованы в английском журнале «Стренд» в декабре 1895 года. Особенно поразило, что на правой ноге великана было 6 пальцев.

В 1947 году в газете Невады (США) появилась статья об удивительной археологической находке 32 подземных пещер. Они были обнаружены на границе между Невадой и Калифорнией. Доктор Брюс Рассел нашел внутри пещер останки древних 2,5-3 метровых гигантов в доисторических костюмах, сшитых из кожи неизвестных животных.

Ученый считает, что в пещеры гигантов загнала серьезная катастрофа. Там нашли массу орудий труда, включая домашнюю посуду и печи. Были обнаружены останки динозавров, мамонтов и саблезубых тигров. Сообщается, что в последствии все находки были украдены учеными, защищавшими теорию эволюции Дарвина.

6. Движущиеся камни

Это одно из самых загадочных явлений, которому наука не может найти объяснения. В Калифорнии (США) по дну высохшего озера Рейстрек-Плайа, находящемся в Долине Смерти ползают камни. Проводилось множество исследований, выдвигались разные версии. Сверхъестественные силы, электромагнетизм, действие ветров, обледенение поверхности озера и другие.

Ни одна из версий не смогла до конца объяснить причину движения камней. Вес камней достигает сотен килограммов. Некоторые движущиеся камни иногда меняют траекторию. Иногда скользящие камни в Долине Смерти переворачиваются.

Ученые заметили, что камни приходят в движение раз в 2-3 года. Следы на глиняной поверхности озера остаются видимыми около 3 лет. Проводилось множество замеров, защищались диссертации, выдвигались гипотезы, но камни продолжают жить своей жизнью и скользить по дну озера, приводя в недоумение ученых.

7. Изображение космического корабля 7000-летней давности

В Японии в одной из пещер была обнаружена древняя живопись на камне. Период её возникновения ученые датировали более чем 5 тысячью годами до нашей эры.

Откуда древние японцы могли знать, как выглядит ракета для полетов в космос? Быть может они наблюдали прибытие пришельцев. Изображение космического корабля в Японии возрастом 7000 лет, поставило перед современной наукой вопрос, на который пока нет ответа.

8. Металлический болт возрастом 300 миллионов лет

В 1998 году российские ученые исследовали местность к юго-западу от Москвы (в Калужской области) в поисках фрагментов метеорита. Они обнаружили древний камень, в котором находился металлический болт. Возраст камня, по мнению геологов, около 300 миллионов лет.

Такие артефакты ученые называют «неуместными», т. к. их появление в тот период времени, наука не может объяснить.

Читайте также:  Приметы про хлеб - тайны и факты

В то время, как считают современные ученые, на Земле только начала появляться жизнь, еще не было динозавров. Тем более человек со знаниями, позволяющими изготовить железный болт 300 миллионов лет назад, совсем не укладывается во все теории науки.

9. Древние астрономические часы из камней

В Египте расположено, возможно, древнейшее в мире астрономическое сооружение. Оно создано из камней в пустыне Сахара и называется Набта-Плая, по названию местности.

Ученые предполагают, что древние астрономические часы соорудили за 1000 лет до создания Стоунхенджа, то есть около 7 тысяч лет назад. Древние поселенцы составили круг из огромных камней на берегу озера с астрономическими целями.

Удивительно, что первобытные люди в то время обладали знаниями астрономии, достаточными для строительства таких часов. Археологи считают, что реликт в Набта-Плая помогал людям определять летнее солнцестояние. В зимнее время жители покидали эти места из-за повышения уровня воды в озере. Таким образом, определение летнего солнцестояния было важно для начала миграции.

Около 25 тысяч лет назад район восточной Сахары был не пригоден для жизни людей. Однако около 10 тысяч лет назад из-за смещения зоны муссонов, климат здесь стал более влажным. Это сделало Набта-Плая подходящим местом для людей и с седьмого тысячелетия до н.э. тут стали появляться крупные поселения. Археологические находки говорят о развитии ремесел и религии.

10. Необъяснимые узоры на земле

Источник: http://bag-info.ru/10-neobyasnimyh-zagadok-zemli/

«Чужие» на Земле

>

То, что человечество не единственная разумная форма жизни в нашей Вселенной, достаточно известный факт. Все чаще высказывается мнение, что наша планета не является колыбелью землян. Есть версия, что люди на Земле являются пришельцами.

Откуда же тогда прилетели наши далекие предки на Голубую планету?

Если наши далекие предки смогли прилететь на Землю, значит они обладали совершенными технологиями и глубокими и всесторонними познаниями? Почему же тогда, в своем развитии, человечеству пришлось пройти такой длительный эволюционный путь: от первобытной стадии до современной? Что заставило людей покинуть свою родную планету и прилететь на Землю? Вопросов больше, чем ответов.

Одним из источников информации, позволяющим хотя бы частично ответить на множество подобных вопросов, являются легенды народов мира. В них можно найти крупинки забытых знаний о Вселенной и о пришельцах с далеких планет.

В китайском эпосе очень много легенд о том, что китайскую династию основали люди, сошедшие с Луны. В эпосе многих других народов существуют легенды о том, что они прилетели на Землю с далеких звезд.

Например, племя дагонов, проживающее на знойном африканском континенте, и индейское племя оседж, живущее на территории США считают, что их далекие предки прилетели на Землю со звезды Сириуса.

Интересно, что в крови племени оседж обнаружены элементы, которых нет в крови других жителей Земли.

Согласно древним авестийским текстам, люди с белой кожей прибыли из созвездия Большая Медведица; люди, относящиеся к желтой расе, прилетели из созвездий Лира и Лебедь; люди черной расы появились на Земле из созвездия Орион; люди красной расы прилетели со звезды Кассиопея.

Также есть факты, которые можно рассматривать как возможность существования разумных цивилизаций на ближайших к Земле планетах.

Так, американский спутник «Викинг», запущенный на Марс в 1976 году, передал интереснейшие фотографии планеты. На них видны объекты неизвестного назначения, но вероятнее всего, построены они разумной расой и не имеют природный характер.

В 1996 году были получены снимки поверхности Венеры. Всех заинтересовал канал длиной 7 тыс.км., идущий зигзагами по поверхности планеты.

Любая из этих планет могла бы стать родиной наших смелых и умных предков.

Также, совсем недавно, стало известно об удивительной находке. Были обнаружены обломки исследовательского зонда, имеющего признаки инопланетного характера.

Многовековой возраст аппарата позволил предположить следующий вариант развития событий: много тысяч лет назад на Землю прибыл исследовательский аппарат, посланный жителями другой планеты.

Целью было — оценить пригодность планеты Земля для жизни (ну мы же тоже посылаем спутники на другие планеты, практически, с такой же целью). Допустим, разведчики доложили об относительной пригодности Земли для жизни инопланетной расы. Но не все условия подходили для новых космических переселенцев.

Сегодня не для кого не секрет, что природные условия Земли не подходят человеку: он с трудом переносит жару, получает солнечные ожоги, некомфортно ему и в условиях холода, глаза слепят солнечные лучи, дожди также не вызывают радости.

Он страдает от огромного количества хронических заболеваний, которых нет у других живых существ планеты. Такая болезнь, как варикозное расширение вен, присуща только человеку. Остеохондроз и искривление позвоночника являются следствием того, что человек так и не приспособился к силе гравитации Земли.

Ученые установили, что нарушение сна у человека связано с тем, что он привык к 25 часовым суткам.

Человек окружил себя техникой и предметами (одеждой, мебелью, машинами, различными орудиями, оборудованными жилищами и т.д.), посредством которых он пытается наладить гармонию с окружающим миром. Вся жизнь человека на земле — это борьба.

Удивительно, но человеческая раса на Голубой планете и созидатель и разрушитель одновременно. Прибыв из других миров, люди-пришельцы вынуждены были приспосабливаться к новым для себя природным условиям.

Но он не только сам адаптировался в земную среду, но и стал ее изменять для своего удобства. Используя ресурсы планеты, и вмешиваясь в ее эволюционное развитие, человек-пришелец, не думает, что ресурсы планеты ограничены и необходимо задумываться о завтрашнем дне.

Пожалуй, людям повезло с Землей, имеющую такую разнообразную и богатую природу, ведь в Галактике вряд ли существуют такие гостеприимные планеты.

Исследователями рассматривается и другая версия присутствия инопланетян на Земле — многие народы, заселяющие Землю в далеком прошлом, имели связь с инопланетным разумом с других планет, но по каким-либо причинам она была утеряна.

Можно предположить, что на нашей планете инопланетяне были частыми гостями, и контакты с коренным населением были достаточно оживленными: пришельцы изучали планету и ее жителей, одновременно стараясь поделиться с землянами своим опытом и знаниями.

В результате великой катастрофы (возможно и ядерной войны), некоторые иномирцы не успели покинуть землю и остались на ней жить.

Если проанализировать все древние тексты легенд, известные на сегодняшний день, то можно сделать вывод: существовали шесть видов инопланетян, которые оказывали помощь землянам в тяжелые периоды времени — это люди-птицы, люди-змеи, люди с головой кошки или собаки, а также люди-обезьяны.

Эти живые инопланетные существа помогли человеку возродится после глобальной катастрофы, и помешали процессу инопланетной колонизации Земли.

Исследователи уверены, что четвертую группу крови имели космические пришельцы. В процессе скрещивания землян с иномирцами возникал новый вид человека, по разуму приближенный к коренному землянину. Объясняя эту позицию, можно провести аналогию с травами.

На острове Сахалин есть травы, достигающие гигантских размеров, но если их перенести на другое место, то растения принимают свой обычный вид. Уже давно доказано, что потомки маленьких жителей Японии, предки которых ранее перебрались в США, становятся выше ростом, догоняя американцев.

Так и инопланетяне, попадая на Землю, становятся обычными жителями нашей планеты, а если им не удается измениться, то они вымирают.

Первый космонавт, ступивший на поверхность, Луны Нил Армстронг призывал беречь и ценить прекрасную планету, на которой нам посчастливилось жить. Даже если современные земляне и являются потомками инопланетных цивилизаций, они тем более обязаны сохранить планету, которая их приняла и помогла выжить.

Источник: https://tayni.info/51743/

Жизнь в необъятной Вселенной: процесс возникновения жизни на Земле

Тайна над тайнами. Науке пока известна лишь одна Жизнь в необъятной Вселенной: планета Земля. Процесс возникновения жизни на Земле и тайна появления первых организмов – один из важнейших вопросов человечества, ведь за ним скрывается не только наше прошлое, но и возможное будущее.

Существует несколько гипотез происхождения жизни на нашей голубой планете. Одна из них гласит, что прародители земных организмов были занесены из космоса. Но бесспорных доказательств этому нет. Кроме того, жизнь, которую мы знаем, удивительно приспособлена к существованию в земных условиях.

Большинство ученых считают, что очаг жизни располагался в доисторическом океане. Вот один из возможных сценариев: при особых условиях в нем образовались вещества, из которых возникли уникальные кристаллические формы. Возможно, это были хрусталики глины. Они стали конструкторами, присоединяли к себе все новые вещества, и дали начало новым кристаллам.

А дальше, возможно, произошло самое потрясающее событие – абиогенез, т.е. возникновение живого из неживого. Ученые предполагают, что именно из этих кристаллов могли зародиться первые обитатели Земли – прокариоты, напоминающие современные бактерии.

Питались они органическими соединениями, которые возникли в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, грозовых разрядов и тепла действующих вулканов.

Эту теорию подтверждают исследования, проведенные советским биохимиком А. И. Опариным и английским биологом Дж. Холдейном. Ученые создали концепцию так называемого «первичного бульона», существовавшего в доисторическом океане. Ее подтвердили результаты экспериментального синтеза органических веществ в условиях, которые воспроизводили первоначальную Землю.

Не исключено, что процесс возникновения жизни на Земле – уникальное явление. Ученым пока не удалось обнаружить даже следов существования живых организмов за пределами земного шара.

Земля является гигантской сокровищницей, наполненной всем необходимым для поддержания и развития жизни. Важнейшее условие для этого – наличие воздушной оболочки – атмосферы. Она содержит необходимый живым организмам кислород, обеспечивает азотом почву.

Дети Солнца. Земля расположена в Солнечной системе. Ее центральное тело – желтая звезда-карлик, которую мы называем Солнце. Планеты, астероиды и кометы вращаются вокруг этого светила.

Сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. В его ядре происходят реакции превращения водорода в гелий. Благодаря им все стороны распространяют тепло и свет.

Это происходит с почти мгновенной скоростью. От Земли до Солнца около 150 млн. км. Если представить себе, что на пассажирском самолете можно долететь до Солнца, на это потребовалось бы около 17 лет.

А солнечные лучи доходят до нашей планеты за 8,5 мин.

Все живое на Земле существует благодаря солнечной энергии. Используя ее, зеленые растения превращают воду и углекислый газ в необходимые для жизнедеятельности вещества. Если бы не было Солнца, на планете не было бы ни зеленых лугов, ни тенистых лесов, ни бурных океанов, ни полноводных рек, ни каменного угля, ни нефти; не могли бы существовать растения, животные и люди.

Еще в донаучные времена люди почитали Солнце, а его видимое движение на небосводе внимательно отслеживали. Люди знали способы проверки положения светила с необычайной точностью.

Большое значение придавали солнечному затмению. Это величественное явление природы, которое не причиняет вреда растениям, животным и человеку. Но в древности люди этого не знали.

Таинственное исчезновение лучезарного светила вызывало у них панический ужас. В угасании Солнца среди бела дня они видели проявление неведомых, сверхъестественных сил.

Так, у восточных народов даже бытовало поверье, что во время затмения некое злющая чудовище – дракон – пожирает наше светило.

В Древнем Китае во время солнечных затмений жители, чтобы отогнать дракона и освободить Солнце, били в барабаны, встречали затмение звуками гонга, звон колокольчиков, пением молитв.

Каждую секунду Солнце производит в 100 000 раз больше энергии, чем человечество выработало за всю свою историю. Ее источник – ядерные превращения водорода в гелий в центральной части звезды, где температура доходит до 15 млн. градусов по Цельсию.

Земля движется вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 км / с, период одного обращения – 365,24 суток.

Наблюдения показывают, что существуют 100-летние колебания солнечной активности. Есть предположение, что с ними связаны многие процессы, происходящие на нашей планете, в том числе и сам некогда процесс возникновения жизни на Земле. Однако ученые пока не знают, что собой представляют эти циклы и каковы их закономерности.

Наш космический дом – Земля – несется в мировом космическом пространстве по очень сложной траектории. Вследствие этого непрерывно меняется ее положение относительно Солнца, Луны и других объектов. Это делает наше «путешествие» опасным и порой непредсказуемым.

Источник: http://planet-secrets.ru/zhizn-v-neobyatnoy-vselennoy/

Ссылка на основную публикацию