Естественные лаборатории жизни
Ученые попытались реконструировать химический состав среды, в которой могла возникнуть протоклетка, ориентируясь на химию клетки современных организмов. Дедукция привела их к мысли что колыбель жизни следует искать не в Мировом океане, а в горячих источниках на суше.
«Протоклетки, вероятно, возникли в ареалах с высоким соотношением калия к натрию и относительно высокими концентрациями цинка, марганца и фосфорных соединений, — говорится в статье. — Геохимическая реконструкция показывает, что ионный состав, благоприятствующий возникновению клеток, не мог быть свойственен морским условиям, однако совместим с паровыми смесями, доминирующими в геотермальных источниках на суше».
Мысленно отмотав историю земного шара на три-четыре миллиарда лет назад, исследователи предположили, что неглубокие грязевые котлы и небольшие вулканы, подобные тем, которые встречаются на Камчатке или в Национальном парке Йеллоустон (США), вполне могли представлять собой подходящую для жизни среду. Богатые различными минералами, включая калий, эти «естественные лаборатории» в условиях бедной кислородом атмосферы, вероятно, не были несовместимы с жизнью.
Ученые долгое время игнорировали такую возможность, так как современные гейзеры — это ядовитые резервуары, в которых содержится серная кислота, образующаяся при контакте воды и серы со свободным кислородом в атмосфере.
В течении восьмидесяти лет господствовала единственная общепринятая теория о происхождении жизни на планете Земля. Суть теории заключалась в том, что жизнь на Земле смогла зародиться в первичном «бульоне»* из молекул органического происхождения в ходе эволюции. В результате брожения органических веществ были получены первые клетки, которые получили энергию в виде АТФ-синтазы. Эта версия была единственной, но маловероятной, и ученые, наконец, смогли выдвинуть ей альтернативную гипотезу.
Ученые Британии выдвинули новую версию, согласно которой первые клетки на нашей планете зародились из газов, а свою энергию они получили благодаря химической реакции из гидротермальных источников, находящихся на дне океана.
Подтверждением новой теории служит то, что размер и ориентация протонного градиента современных живых клеток такой же, как и у неорганических пузырьков, находящихся в глубоководных источниках. Основное то, что эта гипотеза помогает заполнить пробел в предыдущей версии, который заключается в том, что отсутствовала внешняя энергия, побудившая создать протоклетки.
В качестве этой внешней энергии ученые предлагают рассмотреть хемиосмос*. То есть, сначала ранние клетки использовали энергию химической реакции, а потом уже смогли научится производить и собственную.
* Хемиосмос — биохимический механизм, с помощью которого осуществляется превращение энергии электротранспортной цепи в энергию АТФ. Включает изменение электрохимического потенциала клеточной мембраны.
Центральный постулат хемиосмотической гипотезы Митчелла гласит, что электронпереносящие цепи митохондрий, хлоропластов и бактерий сопряжены с системой синтеза АТФ через разность электрохимических потенциалов протонов на сопрягающих мембранах. Электрохимический потенциал протонов служит термодинамической мерой того, насколько градиент протонов через мембрану далёк от равновесия. Перенос электронов и синтез АТФ сопряжены с работой двух различных обратимых протонных помп. При переносе электронов образуется разность потенциалов, которая затем используется для обращения протонной помпы, гидролизующей АТФ (АТФ-синтаза), то есть для синтеза АТФ.
Просматривается аналогия между электрической цепью и протонным циклом. В обоих случаях имеются генераторы потенциала (батарея и дыхательная цепь), а также потенциал (разность электрических потенциалов и разность электрохимических потенциалов протонов), который измеряется в вольтах. И в том и в другом случае потенциал можно использовать для совершения работы (свет лампы и синтез АТФ). Обе цепи могут быть замкнуты накоротко. Скорости химических реакций как в батарее, так и в дыхательной цепи тесно связаны с током электронов и протонов в остальной части цепи, а он в свою очередь зависит от сопротивления в этой части цепи. При увеличении тока потенциал в обеих цепях падает.
* Теория первичного бульона была создана профессором Холдейном в 1929 году. Он в своей монографии о происхождении жизни на Земле утверждал, что энергию для преобразования аммиака, метана и воды в органические соединения обеспечило ультрафиолетовое излучение Солнца.
Источник. По материалам Интернет
Пожалуйста, ответьте на наши опросы. Несколько ваших минут потраченных на голосование позволят нам понять, как сделать наш сайт и портал более интересным и нужным!
