На вопрос, который мучает поколения ученых, может быть дан удивительно простой и элегантный ответ: жизнь на Земле зародилась не из-за одной яркой молнии, а из-за миллиардов крошечных электрических разрядов между капельками распыленной воды. Новое исследование показало, что когда вода попадает в воздух (из океанских волн, водопадов или дождя), она естественным образом создает микромолния между каплями.
Эти крошечные электрические разряды, невидимые невооруженным глазом, но фиксируемые высокоскоростными камерами, генерируют точно такие же органические молекулы, для образования которых, как когда-то считалось, требуются гораздо более экстремальные условия. Механизм настолько распространенный и всепроникающий, что он, наконец, делает правдоподобной гипотезу о том, что жизнь возникла спонтанно из химических условий первичной Земли. Микромолнии могут оказаться недостающим ключом, соединяющим неорганический и органический миры, мостом между неодушевленной материей и жизнью.
Дилемма Франкенштейна и электричество жизни
Популярный образ доктора Франкенштейна, оживляющего свое существо с помощью мощной молнии, может содержать долю правды, но в гораздо меньших масштабах. Исследователи из Стэнфордского университета предполагают, что для создания молекул жизни не нужны гигантские молнии, а лишь крошечные электрические разряды, которые естественным образом образуются между каплями воды.
Идея о том, что электричество сыграло роль в зарождении жизни, не нова. Знаменитый Эксперимент Миллера-Юри 1952 года он доказал, что Электрические разряды в среде, имитирующей первозданную атмосферу, могут производить аминокислоты и другие необходимые органические молекулы. Однако у этой теории были проблемы: если бы реакции происходили в океанах, образовавшиеся молекулы были бы слишком разбавленными; Однако если они происходили в небольших прудах, вероятность удара молнии в столь маленькое пространство была маловероятной.
Исследование Стэнфорда решает эту дилемму: микромолния между каплями воды, представляют собой гораздо более распространенный и постоянный источник электрической энергии, который мог бы вызвать химия пребиотики в больших масштабах.
Как работает микролайтнинг
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи провели обновленную версию эксперимента Миллера-Юри. Они заполнили контейнер газами, имитирующими первичную атмосферу (азот, метан, углекислый газ и аммиак), и распылили на него капли воды комнатной температуры.
Присмотревшись, они обнаружили, что Более крупные капли имели тенденцию приобретать положительный заряд, в то время как более мелкие приобретали отрицательный заряд. Когда капли с противоположными зарядами сближаются, между ними возникают крошечные электрические дуги: микромолния.
Поскольку молния — явление прерывистое и непредсказуемое, а брызги воды — обычное дело на Земле, мы предполагаем, что наши результаты открывают еще один возможный путь абиотического образования связей углерода и азота.
К такому выводу пришли исследователи, подчеркнув, что этот механизм мог действовать в глобальном масштабе и непрерывно.
Рождение «биологических кирпичиков»
Самый удивительный аспект исследования, опубликованного на Наука развивается (что я ссылаюсь на вас здесь) заключается в том, что этих микромолний достаточно, чтобы ионизировать воздух и вызвать образование органических молекул со связями углерод-азот, таких как цианистый водород, глицин и урацил. Эти связи являются одними из самых распространенных в органической химии, а молекулы, в которых они присутствуют, являются основными строительными блоками белков и ДНК.
Этот процесс объясняет, как волны, водопады и другие брызги воды могли производить огромное количество органических соединений по всей планете, создавая идеальные условия для возникновения первых форм жизни.
Открытие микромолний как потенциального фактора, способствовавшего возникновению ранней жизни, предлагает элегантное объяснение одной из величайших научных загадок. Не единое яркое событие, а постоянный, широко распространенный, ежедневный процесс, возможно, постепенно превратил нашу планету из бесплодного места в колыбель жизни.
Маленькая искра, помноженная на миллиарды, навсегда изменила судьбу Земли.
