В XIX веке, когда в моде были устойчивые космологические теории, выдающиеся ученые считали, что перенос жизни с одной планеты на другую - это процесс, неизбежный в силу бесконечных масштабов и продолжительности Вселенной. Эта гипотеза, известная как панспермия, впоследствии провалилась, отчасти в результате принятия теории Большого Взрыва. С тех пор большинство усилий, направленных на понимание происхождения жизни, основывались на предположении о том, что жизнь началась на Земле.
Однако в последнее десятилетие начали накапливаться данные, свидетельствующие о том, что сперматозоид действительно может быть естественным и часто встречающимся процессом. Недавние палеомагнитные исследования марсианского метеорита показали, что эта порода переместилась с Марса на Землю, не нагревшись в глубине более 40ºC. Эксперименты, проводимые на борту установки для длительного воздействия Европейского космического агентства, показывают, что бактериальные споры могут выживать в глубоком космосе более пяти лет, а лабораторные эксперименты показывают, что бактерии могут выдерживать толчки и толчки, ожидаемые от выбрасываемой с Марса породы.
Наличие изотопно обедненных графитовых включений в кристаллах апатита в архейских породах Гренландии интерпретировалось как действие биологического фракционирования углерода, возможно, путем фотосинтеза.
Поскольку жизнь на Земле зависит от целого ряда биохимических дыхательных путей, связанных с переносом электронов, мы утверждаем, что наличие электрохимических градиентов является одной из важнейших предпосылок для инициации жизни и будет формировать интенсивное давление отбора в ходе ее начальной эволюции. Недавний генетический анализ дыхательных путей в Архее, Эукарии и Бактериях показал, что терминальные оксидазы, связанные с кислородом, нитратами, сульфатами и серой, присутствовали у последних общих предков живых организмов.
"Подавленная" среда, в которой отсутствуют значительные электрохимические градиенты, трудно выжить в существующих условиях, и было бы еще труднее выжить в них. Поскольку эффективность биологических систем, как правило, со временем улучшается в результате процессов случайной мутации и естественного отбора, примитивные метаболические системы переноса электронов, вероятно, не могут извлекать энергию из окислительно-восстановительных пар так же эффективно, как это делают современные организмы.
На самом деле, многие промежуточные этапы в этих цепях переноса электронов возникли в результате дублирования генов из белков предков. Следовательно, формы предков не могли быть столь эффективны для восстановления метаболической энергии, как современные. По этой причине мы утверждаем, что жизнь, скорее всего, эволюционировала на планете (либо на Земле, либо на Марсе), имевшей самый широкий динамический диапазон электрохимических видов в начале своей истории.
Поэтому сейчас важно сравнить вероятные условия на ранней Земле с условиями на раннем Марсе, чтобы определить, какое из этих двух тел в течение первых полумиллиарда лет существования Солнечной системы могло создать среду, наиболее подходящую для происхождения жизни на основе окислительно-восстановительной химии. Это включает в себя вывод о ранней окружающей среде Марса и Земли в течение периода времени, когда Земля не имеет обширной записи осадочных пород и когда к записи Марса должен быть получен косвенный доступ.
Недавнее исследование марсианских метеоритов показало, что мантия Марса более восстановлена, чем мантия Земли, в то время как кора Марса все еще достаточно окислена. Разница между двумя планетами, вероятно, объясняется тем, что на Марсе отсутствует тектоника плит, которая на Земле перерабатывает окисленную кору обратно в мантию. Однако на Земле тектоника плит не обязательно быстро окисляла мантию.
Обе планеты обладали, по крайней мере, локальной средой обитания, достаточной для накопления пробиотических соединений. Тогда вопрос сосредоточен на определении того, какая планета содержала бы лучший источник окисляющих атмосферных соединений, способных диффундировать в этот первозданный суп, чтобы способствовать органической эволюции.
Осадочные породы архейского и раннего протерозойского возраста обычно содержат полосчатые железные образования и щебень, закругленную ручьем, минералами пирита и уранита. Основываясь на современных аналогах, они обычно воспринимаются как индикаторы более редуцирующих условий. Напротив, наиболее убедительными доказательствами кислородного производства в Архее были нити с сильным сходством с цианобактериями черных кертов из группы 3,5 Га Варавуна в Австралии. Эти утверждения подтверждают экологическую модель небольших кислородных "островов" фотосинтетической жизни, отделенных резкими градиентами окисления от анаэробной среды.
Эти предполагаемые окаменелости, вероятно, не являются ограничением содержания кислорода в архейской среде. Кроме того, непонятно, почему цианобактерии, обладающие невероятной силой высвобождающей кислород фотосистемы, не следуют экспоненциальной модели взрывного роста, чтобы захватить мир, как только они развиваются. В последние годы появилось несколько новых разработок, которые способствовали значительному сокращению поверхностной среды на Земле во время археологических и ранних протерозойских периодов.
Во-первых, мелководные карбонаты этого возраста обычно содержат след марганца, который растворим только в аноксических условиях, что требует окисления нитратов до нерастворимой формы марганца. Предположительно марганец был включен в карбонат во время первых осадков, но исчезает после первого снежного кома на уровне 2,3 Га. Это означает, что уровень кислорода после образования снежного комка был достаточно высоким, чтобы марганец не содержался в растворе поверхностных вод.
Во-вторых, ученые отметили, что железо оказывает сильное тормозящее воздействие на зарождение карбонатных минералов и что многие мелководные ранние архейские карбонаты имеют текстуры, совместимые с присутствием черного железа в мелководных смешанных поверхностных водах.
В-третьих, недавние работы по изотопному фракционированию серы сухопутными массами показывают, что установки были получены из среды, сокращающей количество газообразных соединений серы в атмосфере. Последствия фракционирования серы для окружающей среды раннего окисления Марса менее очевидны. Кроме того, массовое независимое фракционирование изотопов кислорода в карбонатах предполагает прохождение этого элемента через озоновую фазу в атмосфере.
Изотопные исследования марсианского метеорита соответствуют нейтральной к окислению поверхностной среде, в которой карбонаты образовались около 4 миллиардов лет назад, включая вклад фотооблученного озона. Этот озон защитил бы биосферу Марса от ультрафиолетового излучения, предположительно отсутствовавшего на Земле в то же время. Кроме того, возможное присутствие магнетофоссилов в этом метеорите говорит о наличии вертикальных градиентов окисления, которые необходимы магнитотаксическими бактериям для их выживания.
Самые старые магнетофоссилы, идентифицированные на Земле, относятся к постснежному пулеметному черту около 2,1 Га, что примерно совпадает с появлением первых эукариот. На первый взгляд, все эти данные свидетельствуют о том, что ранний Марс, по сравнению с землёй, возможно, обладал большим количеством биологически полезной энергии и, возможно, являлся лучшим местом для происхождения жизни по сравнению с ранним Марсом. И мы поздравляем вас, все вы, потомки космических микробов с Красной Планеты!
