Строматолиты — это круглые многослойные минеральные структуры, размер которых варьируется от мячей для гольфа до метеозондных воздушных шаров, и они представляют собой древнейшее свидетельство существования живых организмов на Земле 3,5 миллиарда лет назад.Ученые, которые считали, что жизнь зародилась в океане, думали, что эти минеральные образования образовались в мелкой соленой морской воде, точно так же, как живые строматолиты в районе Шарк-Бей, внесенном в список всемирного наследия, в двух днях езды от Пилбары.Но то, что Джокич обнаружил среди удушающей жары и кроваво-красных скал региона, было доказательством того, что строматолиты образовались не в соленой воде, а в условиях, больше похожих на горячие источники Йеллоустоуна.Это открытие отодвинуло время появления микробной жизни на суше на 580 миллионов лет, а также подтвердило гипотезу о смене парадигмы, выдвинутую астробиологами Калифорнийского университета в Санта-Крузе Дэвидом Димером и Брюсом Дамером: жизнь зародилась не в море, а на суше. земля.
Открытие Джокича — вместе с исследованиями, проведенными командой Калифорнийского университета в Санта-Крузе, Джокичем и Мартином Ван Кранендонком, директором Австралийского центра астробиологии — описано в восьмистраничной обложке августовского номера журнала Scientific American.«Она (Джокич) показала, что самые древние ископаемые свидетельства существования жизни были в пресной воде», — сказал Димер, долговязый 78-летний мужчина, который исследовал регион вместе с Джокичем, Дамером и Ван Кранендонком в 2015 году. «Это логично. продолжение жизни в пресноводной среде ".
Модель жизни, зарождающейся на суше, а не в море, может не только изменить наше представление о происхождении жизни и о том, где еще она могла бы быть, но даже изменить то, как мы смотрим на себя.Правильные условия для жизни
В течение четырех десятилетий с тех пор, как исследовательское судно Alvin обнаружило глубоководные гидротермальные жерла, которые были средой обитания специализированных бактерий и червей, которые выглядели как что-то из научно-фантастического романа, ученые предположили, что эти жерла для откачки минералов и газа были всего лишь что нужно для зарождения жизни.Но Димер, который описывает себя как ученого, который любит играть с новыми идеями, думал, что у теории есть недостатки. Например, он думал, что молекулы, необходимые для возникновения жизни, будут слишком быстро рассеяны в огромном океане, а соленая морская вода затормозит некоторые процессы, которые, как он знал, необходимы для зарождения жизни.
В начале своей карьеры Димер изучал биофизику мембран, состоящих из мылообразных молекул, образующих микроскопические границы всех живых клеток. Позже, изучая обломок метеорита Мерчисон, который приземлился в Австралии в 1969 году, Димер обнаружил, что космический камень также содержал подобные мылу молекулы возрастом почти 5 миллиардов лет, которые могли образовывать стабильные мембраны.
Еще позже он продемонстрировал, что мембраны помогают небольшим молекулам объединяться в более длинные молекулы, несущие информацию, которые называются полимерами.Совершая походы к вулканам из России в Исландию и походы по пустыне Пилбара, Димер и его коллеги наблюдали вулканическую активность, которая наводила на мысль о том, что горячие источники обеспечивают правильную среду для начала жизни. Димер даже построил машину, имитирующую циклы нагрева, кислотности и влажности-сухости горячих источников, и установил ее в своей лаборатории в кампусе Калифорнийского университета в Санта-Крус.«Я думаю, что время от времени нужно быть достаточно храбрым и смелым, чтобы пробовать новые идеи», — сказал Димер. «Конечно, некоторые из моих коллег считают даже« достаточно глупым ». Но это шанс, которым ты пользуешься ".
Переосмысление временной шкалыВ видении Димера древняя Земля представляла собой огромный океан, покрытый вулканическими массивами суши. Дождь будет падать на землю, создавая бассейны с пресной водой, которые будут нагреваться за счет геотермальной энергии, а затем охлаждаться за счет стока. Некоторые из ключевых строительных блоков жизни, созданных во время формирования нашей солнечной системы, упали бы на Землю и собрались в этих лужах, становясь достаточно концентрированными, чтобы образовать более сложные органические соединения.
Края бассейнов будут подвергаться периодам увлажнения и высыхания по мере того, как уровень воды поднимается и опускается. В эти периоды влажности и засухи липидные мембраны сначала помогли бы сшить вместе органические соединения, называемые полимерами, а затем образовали бы отсеки, которые инкапсулировали различные наборы этих полимеров. Мембраны будут действовать как инкубаторы для жизненных функций.Димер и его команда полагают, что первая жизнь возникла в результате естественного производства огромного количества таких «протоклеток», заключенных в мембраны.
Хотя до сих пор ведутся споры о том, зародилась ли жизнь на суше или в море, открытие древних окаменелостей микробов в таком месте, как Пилбара, показывает, что эти геотермальные области, полные энергии и богатые минералами, необходимыми для жизни, служили убежищем для жизни. микроорганизмы намного раньше, чем считалось.Поиск жизни на других планетах
По словам Димера и его коллег, это открытие и их модель происхождения горячих источников также имеют значение для поиска жизни на других планетах. Если жизнь зародилась на суше, то Марс, который, как было обнаружено, имеет залежи горячих источников возрастом 3,65 миллиарда лет, аналогичные тем, которые обнаружены в регионе Пилбара в Австралии, может быть хорошим местом для поиска.Для Дамера новая «сквозная гипотеза» о том, как жизнь зародилась на суше, предлагает кое-что еще: происхождение жизни — это не просто история отдельных конкурирующих клеток. Скорее, правдоподобное новое видение начала жизни могло быть объединенной единицей протоклеток, которые выжили и развивались благодаря сотрудничеству и совместному использованию инноваций, а не жесткой конкуренции.
«Это, — сказал он, — фундаментальный сдвиг, который может повлиять на то, как мы думаем о нашем мире, себе и своем будущем: как в зависимости от сотрудничества, так и в результате конкуренции».Сидя в своем офисе на четвертом этаже в кампусе, Димер с улыбкой пересказал письмо, которое Чарльз Дарвин написал другу в 1871 году, в котором предполагалось, что жизнь могла начаться в «каком-нибудь теплом маленьком пруду».
«Это недалеко, — сказал Димер, — за исключением того, что мы называем наши« горячими маленькими лужами »».