Чтобы возникла жизнь, на ранней Земле должны были образоваться сложные молекулы или же прибыть из космоса. Но, что не менее важно, они должны были выжить.
Биофизики, возможно, смогут ответить на вопрос, почему химические строительные блоки, из которых возникла первая жизнь на Земле, смогли выжить, несмотря на гамма-излучение.
Земля образовалась около 4,5 миллиарда лет назад. Предполагается, что первая жизнь на нашей планете – одноклеточные организмы – возникла из “первобытного супа” химических веществ в первых океанах планеты 4 миллиарда лет назад. Но неясно, почему радиация вообще не помешала этим химическим веществам сформировать жизнь. Ведь такое излучение вызывает выработку реактивных форм кислорода, которые повреждают органические молекулы.
Сегодня Земля защищена от вредного космического излучения нашим магнитным полем. Ученые не могут точно сказать его возраст, но предполагается, что оно сформировалось, самое большее, около 3,5 миллиарда лет назад. То есть, примерно полмиллиона лет жизнь развивалась под смертоносным жестким излучением.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предполагает, что ранние клеточные структуры на Земле содержали устойчивые к радиации марганцевые антиоксиданты, защищавшие первые эволюционировавшие клетки.
Предыдущие исследования показали, что цепочки фосфатных остатков и ионов марганца защищают органические молекулы от окислительного стресса, вызванного радиацией. Это было замечено в бактерии Deinococcus radiodurans, которая устойчива к высоким дозам гамма-излучения.
Исследователи предположили, что фосфатные остатки, известные как полифосфаты, могли сыграть определенную роль. Известно, что полифосфаты появились на Земле задолго до зарождения жизни, вероятно, в результате извержения вулканов. Предполагается, что именно они обеспечивали фосфатами жизненно важные молекулы, такие как АТФ, которые используются клетками для хранения энергии.
Команда сформировала модель протоклеток из капель жидкости, известных как коацерваты, и облучила их таким количеством гамма-излучения, что, будь это фильм Marvel, они приобрели бы суперсилу. Один тип коацервата, содержащий полифосфат-марганец, остался невредим, включая белки, которые он привлек из окружающей среды. Другой, в котором все еще присутствовали полифосфаты, но в паре с пептидом вместо марганца, был уничтожен.
Антиоксиданты марганца настолько хорошо справляются с уничтожением реактивных форм кислорода, что белкам больше нечего повреждать, заключила команда. Они повторили эксперимент с ДНК в коацерватах и снова отметили устойчивость к радиации.
От этой работы до понимания того, как могла зародиться жизнь, еще очень далеко. Должно было пройти много этапов, чтобы объединить ионы марганца и полифосфаты с другими ингредиентами, необходимыми для саморепликации. Тем не менее, еще одно, казалось бы, непреодолимое препятствие на пути к решению огромной проблемы возникновения жизни из нежизни, возможно, решено.
Читайте также: Совершенно иной взгляд на то, что такое жизнь