Происхождение жизни на Земле остается одной из самых сложных научных загадок, но современные исследования позволяют выделить ключевые этапы и гипотезы. Вот основные положения по последним данным (на 2023 год):
«Ранняя» Земля. Формирование планеты
После остывания Земли (~4.4 млрд. лет назад) атмосфера состояла из углекислого газа, азота, водяного пара, метана и аммиака, без свободного кислорода.
Подводные щелочные гидротермальные источники (как «Лост-Сити» в Атлантике) могли служить «химическими реакторами». Их пористые структуры и минералы (например, сульфиды железа) ускорили синтез органических молекул.
Опыты, подобные эксперименту Миллера-Юри (1953 год), показали, что электрические разряды в атмосфере могут способствовать созданию аминокислот. Современные математические модели учитывают наличие вулканических газов и ультрафиолетового излучения, которые могли повлиять на появление жизни на планете.
Углеродистые хондриты (например, в Мурчисонском метеорите) содержат аминокислоты, сахара и нуклеиновые основания, что указывает на то, что часть органики могла прилететь из космоса.
Современная гипотеза происхождения жизни предполагает, что РНК была первой самовоспроизводящейся молекулой. Рибозимы (РНК-ферменты) могли ускорять собственное копирование. А в 2022 году ученые синтезировали прото-РНК из простых соединений в условиях, имитирующих раннюю Землю
Формирование протоклеток
Жирные кислоты и фосфолипиды в воде самособирались в везикулы, способные удерживать органику. Эксперименты показывают, что такие структуры могут расти и делиться.
Минералы (например, глина или пирит) возможно ускоряли сборку сложных молекул и их организацию в протоклетки.
Первые признаки жизни
Древнейшие ископаемые свидетельства жизни — слоистые структуры, созданные цианобактериями, возрастом ~3.7 млрд. лет (найдены в Гренландии). Изотопы углерода в породах Западной Австралии (около 4.1 млрд. лет) возможно указывают на биологическую активность в то время, но это спорно.
LUCA (Последний универсальный общий предок)
Генетические исследования предполагают, что LUCA обитал на Земле ~3.5–4 млрд. лет назад и был термофилом, предпочитал жить у гидротермальных источников. Его метаболизм, вероятно, основывался на водороде и CO₂.
Альтернативные гипотезы и вопросы
Жизнь могла быть занесена кометами или метеоритами, но доказательства фрагментарны (например, бактерии в метеорите ALH 84001 оспариваются).
Альтернативная биохимия: теоретически во вселенной возможны формы жизни на основе кремния или аммиака, но на Земле доминирует углеродная биохимия.
Неразрешенные вопросы:
- Как именно произошел переход от РНК к ДНК-белковой системе.
- Где и когда сформировались первые протоклетки.
- Как возник хиральный дисбаланс (преобладание L-аминокислот и D-сахаров).
Последние открытия в 2022–2024
Ученые смогли воссоздать условия, при которых образуются аденин и гуанин — ключевые компоненты РНК.
Новые модели показывают, что УФ-излучение могло не разрушать, а ускорять синтез сложных молекул в мелких водоемах.
Алгоритмы ИИ предсказывают, что геном LUCA включал гены для использования водорода и восстановления CO₂.
Жизнь, вероятно, возникла в результате постепенной химической эволюции: от простых молекул к самовоспроизводящимся системам и протоклеткам. Основные этапы подтверждаются экспериментами, но полная картина требует дальнейших исследований. Современная наука ближе, чем когда-либо, к разгадке этой тайны.