Вполне возможно, что причиной появления первой жизни на Земле стало столкновение нашей планеты с метеоритом, благодаря чему в мелкие теплые земные водоемы попали молекулы рибонуклеиновой кислоты.
К такому выводу пришли ученые из Канады и Германии, смоделировав процессы, которые могли происходить в таких водоемах. Об этом они рассказали в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как известно, модель мира РНК является одной из гипотез происхождения жизни на Земле. По этой гипотезе, одной изначальных стадий был этап, когда генетическая информация кодировалась в форме рибонуклеиновых кислот.
Несмотря на многочисленные исследования, до сих пор не было предложено правдоподобных механизмов образования первых молекул РНК: неизвестны ни источники азотистых оснований на Земле, на которой, вероятнее всего, была нейтральная или окислительная атмосфера, ни точные пути образования нуклеотидов и полимеризации из них рибонуклеиновых кислот.
Согласно двум основным гипотезам, формирование РНК могло происходить в гидротермальных источниках в океанах или в теплых мелких водоемах на поверхности Земли. Причем большинство ученых склоняются ко второй версии, поскольку внутри океанов нет циклической смены сухих и влажных сезонов, а именно это — необходимое условие.
В своей новой работе международный коллектив ученых из Канады и Германии детально изучил возможное образование молекул РНК в мелких поверхностных водоемах для наиболее вероятных диапазонов условий на Земле в катархейский период (примерно от 4,5 до 4 млрд лет назад).
Неизвестно, какая именно температура тогда была на планете, поэтому ученые взяли два возможных варианта: модель "теплой" (22 градуса Цельсия) и модель "горячей" (примерно 65 градусов Цельсия) Протоземли при высоком уровне ультрафиолетового излучения.
В качестве возможных источников азотистых оснований ученые рассматривали межпланетную пыль и метеориты, в образцах породы которых уже удавалось найти следы аденина, урацила и гуанина.
Моделируя процесс изменений условий в водоемах в течение года, ученые пришли к выводу, что могло быть несколько стационарных режимов колебаний температуры и уровня воды в водоемах, но для всех из них были выражены сезонные колебания, которые приводили к тому, что в зависимости от сезона для азотистого основания преобладала или реакция гидролиза, или реакция фотодиссоциации.
Оказалось, что сезонные колебания действительно могут привести сначала к образованию нуклеотидов, а потом и их полимеризации в молекулы РНК. А вот изначальным источником азотистых оснований могли быть только метеориты, которые в эпоху поздней тяжелой бомбардировки на Землю попали в большом количестве.
При этом модель "горячей" Протоземли — самая подходящая для образования молекул РНК: в этом случае процесс образования занимает всего два-три года. После этого за 1-2 сезонных цикла происходит полимеризация нуклеотидов. Такая высокая скорость не дает образовавшейся системе откатиться назад и разрушить все образовавшиеся РНК, например, в результате еще одного столкновения с метеоритом.
Модель ученых выглядит довольно стройной, но имеет очевидные недостатки в глазах других исследователей. К примеру, вероятность разложения азотистых оснований при столкновении с метеоритом очень высока из-за того, что при этом температура может подняться до 2300 градусов по Цельсию.
Кроме того, для образования рибонуклеотидов из азотистых оснований и рибозы могло просто не хватить земных условий.
Если предложенная гипотеза все же верна, то исходя из количества упавших на Землю метеоритов, мир РНК мог появиться на Земле спустя уже 200 миллионов лет после того, как условия на Земле стали пригодны для жизни.
Стоит упомянуть и другую гипотезу, высказанную недавно чешскими учеными. По их мнению, в какой-то момент состав атмосферы Протоземли содержал большое количество угарного газа, аммиака и метана, что позволяли прямо на Земле образоваться азотистым основаниям.
