Существует множество теорий о происхождении жизни на нашей планете, каждая из которых имеет разную степень убедительности. Испанский профессор продемонстрировал возможность самоорганизации примитивных органических молекул под воздействием светодиодов.
Группа исследователей из Гарварда приблизила нас к ответу на ключевой вопрос биологии — как возникла жизнь на Земле, синтезировав химические системы, похожие на клетки, которые имитируют метаболизм, размножение и эволюцию. Результаты работы были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как утверждает автор исследования Хуан Перес-Меркадер, старший научный сотрудник отдела наук о Земле и планетах и участник проекта «Происхождение жизни», это первый случай, когда удалось создать структуру, обладающую свойствами жизни, из однородной субстанции, не имеющей никакого сходства с естественной жизнью. Исследователь также отметил, что он очень впечатлён достижением своей команды.
По словам профессора астрономии Димитра Сасселова, директора проекта «Происхождение жизни», работа показывает, как самовоссоздающаяся система может быть сконструирована из простых молекул.
Самыми ранними известными свидетельствами существования жизни являются крошечные окаменелости прокариотических микроорганизмов возрастом около 3,8 миллиарда лет. Однако их нахождение вряд ли разрешит загадку о том, как и когда зародилась жизнь. Какие простые биологические молекулы стали основой для клеток? Существовало ли единое происхождение или множественные события? Возникла ли жизнь на Земле или на другой планете?
Эти вопросы на протяжении веков ставили учёных в тупик. Чарльз Дарвин предположил, что жизнь появилась в «маленьком теплом пруду», а затем как-то приняла разные формы.
В 1950-х годах Стэнли Миллер и нобелевский лауреат Гарольд Юри проводили эксперименты в Чикагском университете, в ходе которых они воссоздали условия первобытной Земли — атмосферу из метана, аммиака, водорода и воды с электрическими разрядами молний — и получили аминокислоты, которые являются основными строительными блоками белков.
В эту дискуссию активно вмешался Перес-Меркадер, энергичный учёный, который называет себя «77-летним ребенком». Обладая образованием физика-теоретика, он в начале своей карьеры занимался исследованиями теорий великого объединения, суперсимметрии, супергравитации и суперструн.
В 1990-х годах Перес-Меркадер, сотрудничая с NASA, основал Центр астробиологии в Мадриде и курировал участие Испании в марсианском проекте NASA. В 2010 году он пришёл в Гарвард с новым амбициозным проектом. «Я пытаюсь понять, почему здесь существует жизнь», — повторял он.
Все живые организмы имеют несколько общих признаков: они обрабатывают химическую информацию, поглощают энергию (например, используют пищу или осуществляют фотосинтез) для поддержания жизнедеятельности и создания частей тела, размножаются и эволюционируют в ответ на изменения окружающей среды.
Перес-Меркадер разработал математические модели для основных областей физики, химии и биологии и использовал их в качестве основы для создания искусственной жизни in vitro.
На протяжении многих лет эти усилия оставались теоретическими исследованиями без экспериментального подтверждения. Затем произошёл лабораторный прорыв с появлением «самосборки» на основе полимеризации — процесса, при котором неупорядоченные наночастицы группируются в структурированные объекты. Размеры таких объектов не превышают миллионных долей метра, но это именно сложные организованные формы, а не разрозненные молекулы.
В новом исследовании команда показала, как жизнь может возникнуть из материалов, аналогичных тем, которые имеются в межзвёздной среде — облаков газов и твёрдых частиц, оставшихся от эволюции звёзд в галактике, а также энергии, исходящей от звёзд. Лабораторная версия «маленького тёплого пруда» Дарвина служила пробирка.