Vědci znovu zrekonstruují podmínky, za kterých mohl vzniknout život – Věda: zprávy a video
Studie otevírá cestu k novým experimentům, které by mohly odhalit, jak se chemické reakce vyvinuly v biologické procesy.
Vědci z Univerzity Ludwiga Maxmiliána v Mnichově se přiblížili k odhalení původu života tím, že v laboratoři znovu vytvořili starověké chemické reakce, které mohly dát životu jeho počátek. Jejich experimenty, které napodobují podmínky v hlubokomořských hydrotermálních pramenech, ukázaly, že mikroby podobné těm, které se dnes nacházejí v hlubokém moři, mohly prosperovat v prvotních „chemických zahradách“. Před 4 miliardami letStudie publikovaná v časopise Nature Ecology & Evolution nabízí vodítka k tomu, jak život na Zemi začal.
Co vědci vytvořili
Výzkumníci pod vedením geochemičky Vanessy Helmbrechtové simulovali ve skleněné lahvičce starověké oceánské podmínky bohaté na železo a vodík. Do vody zbavené kyslíku vstříkli kapalný sulfid, což způsobilo vznik černé sraženiny. Vznikly tak miniaturní „chemické zahrady“ připomínající hydrotermální průduchy známé jako „černí kuřáci“. Při vysokých teplotách železo a síra tvořily minerály, které uvolňovaly H₂, do kterých umístili M. jannaschii odebraný z hydrotermálního průduchu u pobřeží Mexika. Tyto struktury, tvořené sulfidy železa mackinawitem (FeS) a greigitem (Fe₃S₄), uvolňovaly při hydrataci vodík (H₂), čímž vytvářely podmínky podobné těm, které existovaly během archeanského eonu (před 4 až 3,6 miliardami let). Za těchto podmínek byl testován mikrob Methanocaldococcus jannaschii, který využívá dráhu acetyl-CoA, starověký mechanismus pro fixaci uhlíku bez enzymů. Mikrob překvapivě nejen přežil, ale také se exponenciálně rozmnožil. Hydrotermální průduchy nacházející se v hloubkách více než 3000 XNUMX metrů stále podporují ekosystémy, které žijí bez slunečního záření, stejně jako na úsvitu Země, což z nich činí živoucí svědky dávných procesů.
„Zpočátku jsme očekávali pouze mírný růst, protože jsme do experimentu nepřidali žádné další živiny, vitamíny ani stopové kovy,“ říká Helmbrecht. „Kromě nadměrné exprese některých genů metabolismu acetyl-CoA archea ve skutečnosti rostla exponenciálně.“
Buňky M. jannaschii byly nalezeny vedle částic mackinawite, které připomínají zkamenělé stopy starověkých forem života. To naznačuje, že „chemické zahrady“ mohly být kolébkou prvních mikrobů.
Proč je objevování důležité?
Objev naznačuje, že metabolismus acetyl-CoA, který využívá vodík a oxid uhličitý, mohl vzniknout v extrémních podmínkách rané Země.
„Abiotický H₂ byl potenciálně důležitým donorem elektronů a CO₂ sloužil jako klíčový akceptor elektronů pro první buňky,“ vysvětlují vědci.
Tyto chemické zahrady, bohaté na sulfidy železa, pravděpodobně vyživovaly první formy života a poskytovaly jim energii a suroviny pro jejich evoluci.
„Naše studie poukazuje na chemické zahrady mackinawitu a greigitu jako na potenciální inkubátory života, prvotní prostředí, která by teoreticky mohla podporovat kontinuální evoluci prvních metabolizujících buněk,“ uzavírají autoři.
To podporuje hypotézu, že život vznikl v hydrotermálních pramenech, kde minerály a plyny vytvořily jedinečné podmínky. Vědci tvrdí, že studie otevírá dveře k novým experimentům, které by mohly objasnit, jak se chemické reakce vyvinuly v biologické procesy. Zdůrazňuje také roli hydrotermálních průduchů jako možných „laboratoří života“ – důležitých pro hledání života na jiných planetách, jako jsou měsíce Jupiteru nebo Saturnu.