Жизнь на Земле могла возникнуть на суше, в теплых лужах, а не в океане - Гранит науки - 2012-02-23

Жизнь на Земле могла возникнуть на суше, в теплых лужах, а не в океане, как принято считать — к такому выводу пришли ученые, анализирующие состав древних белков у современных организмов

В последнем номере Трудов Национальной академии наук (Proceedings of the National Academy of Sciences) США опубликованы результаты исследования, в котором международной группе ученых — выпускников МГУ, работающих в разных странах - удалось реконструировать геологические условия, в которых возникли первые живые клетки. Чтобы представить условия возникновения первых клеток, авторы соотнесли биоинформатический анализ самых древних белков с результатами геохимических исследований термальных источников Камчатки. Они исходили из данных сравнительной геномики, которые предполагают, что все клеточные организмы на Земле имели общего предка. Сравнение всех расшифрованных геномов, ранее проведенное одним из авторов, Евгением Куниным (Eugene Koonin) из Национального центра биотехнологической информации Национальных институтов здоровья (National Center for Biotechnology Information at National Institutes of Health) США и его сотрудниками, показало, что около 60 генов являются общими практически для всех клеточных организмов. Эти гены, а также кодируемые ими белки, как считают ученые, несомненно, были и у общего предка. Предполагается, что они обеспечивают наиболее древние и важные для клетки функции, химическая основа которых сохранилась неизменной до наших дней.

В последнем исследовании, которое было проведено под руководством Армена Мулкиджаняна — он представляет одновременно МГУ и Оснабрюкский университет (University of Osnabruck) в Германии — были использованы биоинформатические методы, которые позволили выяснить, какие неорганические ионы необходимы для функционирования или поддержания структуры как нынешних повсеместно распространенных белков, так и их предковых форм, присутствовавших в самых первых клетках. Оказалось, что для многих из этих древних белков нужен калий. Белков, чья функция связана с натрием, среди них обнаружено не было. В то же время многие из этих повсеместно встречающихся белков оказались зависимыми от фосфорных соединений, а также ионов таких переходных металлов как цинк и марганец. Эти данные хорошо согласуются с химическим составом современных клеток: все клетки содержат больше калия, чем натрия. Кроме того, клетки содержат относительно большие количества фосфорных соединений и некоторых переходных металлов. Важным обстоятельством является то, что первые клетки еще не могли иметь сложных, непроницаемых для ионов мембран, поэтому химический состав их цитоплазмы должен был похож на химию их мест обитания. Таким местом обитания мог быть отнюдь не первобытный океан, но районы геотермальной активности на суше, где богатые химическими элементами газ и пар вырывались на поверхность недавно образовавшихся континентов, заполняли неровности поверхности, образуя лужи и озера, выстланные каталитически активными минералами. Проведенный химический анализ паровых и газовых конденсатов современных геотермальных полей Камчатки показал, что геотермальный пар содержит намного больше калия, чем натрия, а также большие концентрации фосфата и переходных металлов. Предлагаемая схема сходна с идеей Дарвина о происхождения жизни в «маленьком теплом пруду». Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».