Навукоўцы атрымалі першае сведчанне хімічнай рэакцыі, якая магла запусціць працэс стварэння жыцця на зямлі
Навукоўцы нарэшце знайшлі пераканаўчы доказ таго, што падводныя гідратэрмальныя сістэмы могуць пераўтвараць інэртны азот у будаўнічы блок ДНК — амоній — настолькі хутка, што маглі насыціць першабытныя акіяны ўсяго за 250 000 гадоў. Раней гэта прадказвалі тэарэтычна, але не назіралі.
Навукоўцы дзесяцігоддзямі ведалі, што падводныя вулканы тэарэтычна могуць ствараць аміяк, злучэнне, неабходнае для пабудовы бялкоў і ДНК, але ніколі не знаходзілі пераканаўчага доказу гэтага ў прыродзе.
Новае даследаванне скальных узораў, прасвідраваных пад Паўднёва-Кітайскім морам, нарэшце развязала гэтую дылему, пацвердзіўшы, што гарачыя падводныя гідратэрмальныя сістэмы могуць пераўтвараць азотны газ у даступную для жывых істот форму без дапамогі з боку жывых істотаў.
Гэта высветліла даследаванне, апублікаванае ў часопісе Nature Communications 28 лістапада 2025 года, якое праводзілася пад кіраўніцтвам Лонга Лі (Універсітэт Альберты) і Жэнь Суня (Кітайская акадэмія навук).
Гэты працэс, які называецца абіятычным аднаўленнем азоту (ANR), адбываецца з такой інтэнсіўнасцю, што мог бы насыціць першабытныя акіяны жыццёва важным азотам усяго за 250 000 гадоў. У геалагічных тэрмінах гэта вельмі хутка.
Абіятычнае аднаўленне азоту доўгі час заставалася тэарэтычнай з'явай, нягледзячы на тое, што лабараторныя эксперыменты пацвярджалі, што падводныя вулканічныя сістэмы могуць ператвараць азотны газ у аміяк. Галоўная прычына, па якой навукоўцы не маглі выявіць гэты працэс, заключалася ў тым, што хімічны «адбітак» абіятычнай рэакцыі звычайна сціраецца па меры таго, як вадкасці, якія нясуць аміяк, падымаюцца з глыбіні. На гэтым шляху яны змешваюцца з паверхневымі водамі, якія ўтрымліваюць аміяк біялагічнага паходжання ад арганікі ці марской вады.
Каманда даследчыкаў вырашыла гэтую праблему, прааналізаваўшы гідратэрмальныя жылкі — запоўненыя мінераламі расколіны, якія сфармаваліся глыбока ў акіянічнай кары. Гэтыя жылкі дзейнічалі як часовыя капсулы, захоўваючы хімічныя сляды вадкасцяў да таго, як яны змаглі забрудзіцца біялагічным азотам.
Аналіз гідратэрмальных жылак са свідравіны U1502B выявіў беспамылковы хімічны подпіс азота. Гэты подпіс заснаваны на суадносінах дзвюх разнавіднасцей атамаў азоту — лягчэйшай і больш цяжкай, якія функцыянуюць як ізатопны «адбітак пальца», што дазваляе вызначыць паходжанне злучэння.
Азот з біялагічных крыніц мае характэрны адбітак, які лёгка распазнаць. Узоры з жылак дэманстравалі, што азот быў нашмат лягчэйшы за той, які мог быць атрыманы ў выніку біялагічных працэсаў.
Гэты «лёгкі» адбітак у пробах з гідратэрмальных жылак адпавядае таму, што тэорыя прагназуе для рэакцыі ANR, і даказвае яе небіялагічнае паходжанне. Хімічная рэакцыя, якая адбываецца пры сутыкненні азотнага газу з багатымі на жалеза мінераламі пад уздзеяннем высокіх тэмператур, выклікае сартаванне азоту па вазе. Лягчэйшыя атамы азоту (14N) рэагуюць больш ахвотна, чым больш цяжкія (15N). У выніку ўтвораны прадукт — амоній (NH4+) — канцэнтруе ў сабе лягчэйшыя атамы.
Па меры набліжэння да паверхні азот паступова становіцца цяжэйшым і менш канцэнтраваным, што адпавядае мяжы змешвання абіятычных і біялагічных вадкасцяў.
Значэнне гэтага адкрыцця каласальнае для разумення паходжання жыцця. На ранніх этапах існавання Зямлі, да з'яўлення жыцця, акіяны, верагодна, утрымлівалі вельмі мала азоту ў прыдатнай для выкарыстання форме.
Ацэначныя тэмпы вытворчасці амонію праз ANR дазваляюць выказаць здагадку, што першабытныя акіяны маглі назапасіць дастаткова растворанага азоту, каб дасягнуць сучасных узроўняў, усяго за 250 000 гадоў.
Акрамя забеспячэння ключавога пажыўнага рэчыва для самых ранніх арганізмаў, аміяк, як вядома, дзейнічае як парніковы газ. Такім чынам, гэты працэс мог дапамагчы сагрэць планету пад негарачым раннім Сонцам (так званы парадокс «слабога маладога Сонца»). Аналагічныя сігнатуры лёгкага азоту знайшлі ў мінералах узростам 3,5 мільярда гадоў, што сведчыць аб тым, што ANR працаваў яшчэ тады, калі жыццё толькі зараджалася.
Адкрыццё паспяхова закрыла разрыў, які існаваў дзесяцігоддзямі, і пацвердзіла, што гэта геалагічны працэс.
«Наша Нiва» — бастыён беларушчыны
ПАДТРЫМАЦЬ
Каментары