Теории ранней жизни — Гидротермальные жерла

Хизер Сковилл — бывший исследователь-медик, а в настоящее время учитель естественных наук в средней школе, пишет учебные программы для онлайн-курсов по естественным наукам.

До сих пор неясно, как зародилась жизнь на Земле. Существует множество конкурирующих теорий, начиная от теории панспермии и заканчивая доказанными неверными экспериментами с первичным бульоном. Одна из новейших теорий заключается в том, что жизнь зародилась в гидротермальных источниках.

Что такое гидротермальные источники?

Гидротермальные источники — это сооружения на дне океана, которые находятся в экстремальных условиях. В этих вентиляционных отверстиях и вокруг них наблюдается сильная жара и экстремальное давление. Поскольку солнечный свет не может достичь глубины этих структур, должен был быть еще один источник энергии для ранней жизни, который мог там сформироваться.Текущая форма жерл содержит химические вещества, которые поддаются хемосинтезу — способу организмов создавать свою собственную энергию, аналогичную фотосинтезу, при котором для производства энергии используются химические вещества вместо солнечного света.

Самые суровые условия

Эти типы организмов являются экстремофилами, которые могут жить в самых суровых условиях. Гидротермальные источники очень горячие, отсюда и слово «термальные» в названии. Они также имеют тенденцию быть кислыми, что обычно вредно для жизни. Однако жизнь, которая живет в этих жерлах и рядом с ними, имеет приспособления, которые позволяют им жить и даже процветать в этих суровых условиях.

Домен архей

Археи живут и процветают в этих жерлах и рядом с ними. Поскольку этот домен жизни считается самым примитивным из организмов, не будет преувеличением полагать, что они были первыми, кто заселил Землю. В гидротермальных источниках созданы идеальные условия для поддержания жизни и размножения архей. С количеством тепла и давления в этих областях, наряду с доступными типами химических веществ, жизнь может быть создана и изменена относительно быстро. Ученые также проследили ДНК всех ныне живущих организмов до общего экстремофила-предка, который был бы обнаружен в гидротермальных жерлах.

Ученые также считают, что виды, содержащиеся в домене Archaea, являются предшественниками эукариотических организмов. Анализ ДНК этих экстремофилов показывает, что эти одноклеточные организмы на самом деле больше похожи на эукариотическую клетку и домен Eukarya, чем на другие одноклеточные организмы, составляющие домен Bacteria.

Одна гипотеза начинается с архей

Одна из гипотез о том, как зародилась жизнь, начинается с появления архей в гидротермальных источниках. В конце концов, эти типы одноклеточных организмов стали колониальными организмами. Со временем один из более крупных одноклеточных организмов поглотил другие одноклеточные организмы, которые затем превратились в органеллы внутри эукариотической клетки.Эукариотические клетки в многоклеточных организмах тогда могли свободно дифференцироваться и выполнять специализированные функции. Эта теория о том, как эукариоты произошли от прокариот, называется эндосимбиотической теорией и была впервые предложена американским ученым Линн Маргулис. Эндосимбиотическая теория, подкрепляемая большим количеством данных, в том числе анализом ДНК, который связывает современные органеллы эукариотических клеток с древними прокариотическими клетками, связывает гипотезу ранней жизни о том, что жизнь зародилась в гидротермальных источниках на Земле, с современными многоклеточными организмами.