Гели, связанные с поверхностью, могли обеспечить структуру и химический состав, необходимые для зарождения жизни на Земле — и, возможно, в других местах.

Как зародилась жизнь? Группа учёных из Японии, Малайзии, Великобритании и Германии предполагает, что ответ может заключаться в ранних липких гелях, которые прикреплялись к поверхностям задолго до появления первых клеток.

Их открытие позволяет по-новому взглянуть на то, как зародилась жизнь на Земле, а также расширить наши представления о том, какой может быть жизнь в других мирах.

Исследование было недавно опубликовано в журнале ChemSystemsChem.

Происхождение жизни остаётся одной из самых неразгаданных тайн науки. Хотя невозможно непосредственно наблюдать за самыми ранними этапами зарождения жизни, исследователи продолжают строить реалистичные сценарии, основанные на знаниях в области химии, физики и геологии.

«В то время как многие теории сосредоточены на функциях биомолекул и биополимеров, наша теория рассматривает роль гелей в зарождении жизни», — сказал Тони З. Цзя, профессор Университета Хиросимы и соавтор статьи.

Представляем концепцию «сначала пребиотический гель»

В предложенной ими модели «сначала пребиотический гель» команда описывает, как могла зародиться жизнь в поверхностных гелевых матрицах — липких, полутвердых веществах, напоминающих современные микробные биопленки. Эти биопленки представляют собой тонкие слои микроорганизмов, которые обычно встречаются на камнях, поверхности водоемов и даже на искусственных материалах.

Опираясь на знания в области химии мягких материалов и современной биологии, авторы исследования утверждают, что такие примитивные гели могли обеспечить необходимую структуру и функции для усложнения ранних химических систем задолго до появления первых клеток.

Удерживая и упорядочивая молекулы, пребиотические гели могли преодолеть ключевые барьеры в химии дожизневого периода, обеспечивая молекулярную концентрацию, избирательное удержание и буферизацию окружающей среды. В этих гелях ранние химические системы могли развить протометаболическое и самовоспроизводящееся поведение, подготовив почву для биологической эволюции.

«Это всего лишь одна из многих теорий в обширной области исследований происхождения жизни, — сказал Кухан Чандру, научный сотрудник Центра космических исследований Национального университета Малайзии (UKM) и соавтор исследования. — Однако, поскольку роль гелей в основном игнорировалась, мы хотели объединить разрозненные исследования в единое повествование, в котором примитивные гели занимают центральное место».

Последствия для поиска жизни за пределами Земли

Исследователи также распространяют эту идею на астробиологию, предполагая, что подобные гелеобразные системы могут существовать и на других планетах. Эти потенциальные «ксенофильтры» могут быть внеземными аналогами биоплёнок, состоящими из различных химических элементов, уникальных для каждого места. Такой подход расширяет возможности учёных в поиске жизни за пределами Земли, предполагая, что следующей целью миссий по обнаружению жизни могут стать структуры, а не конкретные химические вещества.

Команда планирует экспериментально исследовать свою модель, чтобы выяснить, как такие гели, состоящие из простых химических веществ, могли образовываться в условиях ранней Земли и какие свойства эти гели могли придавать зарождающимся химическим системам.

«Мы также надеемся, что наша работа вдохновит других специалистов в этой области на дальнейшее изучение этой и других малоизученных теорий происхождения жизни!» — сказала Рамона Ханум, соавтор статьи и бывший стажер в UKM.