Биология

Ученые из Вашингтонского университета проанализировали химический состав нескольких канадских щелочных озер и выяснили, что в таких экосистемах могла зародиться жизнь. Из-за климатических условий в озере Ласт-Ченс накапливаются фосфаты, необходимые для строительства РНК и ДНК, а высокая концентрация щелочей помогает накапливать в толще воды углерод, азот и прочие вещества, без которых не обойтись живым организмам.

По предположению Чарлза Дарвина, жизнь на нашей планете могла возникнуть случайно в «маленьком теплом пруду» около четырех миллиардов лет назад. Но чтобы молекулы из неорганических превратились в органические, нужны специфические условия — крайне высокая концентрация фосфатов, солей фосфорных кислот. Эти вещества лежат в основе клеточной мембраны, синтеза аминокислот, а также РНК и ДНК — ключевых молекул настоящей жизни.

Теоретически эту проблему решили в 2019 году, когда предложили на роль «теплого пруда» щелочные озера — водоемы с высоким содержанием солей. Тогда ученые выяснили, что природные условия могут создать концентрацию фосфатов, в миллион раз превышающую нормальную.

Теперь исследователи решили найти и изучить подобную среду. Статья об этом вышла в журнале Communications Earth & Environment.

Ученые выбрали озеро Ласт-Ченс (Last Chance Lake) в канадской провинции Британская Колумбия — с 1990-х его указывали как самое насыщенное природными фосфатами озеро. Глубина Ласт-Ченс меньше полуметра, оно находится на базальтовых породах, уровень воды непостоянен — водоемы питаются в основном осадками и подземными стоками. Ученые трижды с 2021 по 2022 год брали пробы из этого озера — самый щелочной период был в сентябре.

Выяснилось, что циклы накопления фосфора и карбоната натрия в неглубоких озерах ранней Земли действительно могли обеспечить условия зарождения жизни. Фосфаты помогали водоемам накапливать углерод, азот и серу, а также углекислый газ и вулканические сульфиды, необходимые для углеродного метаболизма.

«Это исследование дополняет растущее число доказательств того, что испаряющиеся содовые озера представляют собой среды, отвечающие требованиям химии происхождения жизни, накапливая ключевые ингредиенты в высоких концентрациях», — отметил соавтор исследования Дэвид Кэтлинг.

Ученые также сравнили химический состав Ласт-Ченс с соседним озером Гуденаф (Goodenough Lake), где цианобактерии фиксируют азот из воздуха. Гуденаф глубже, а вода в нем не такая мутная и соленая — цианобактерии потребляют фосфаты, не давая им скопиться. Вода в Ласт-Ченс, напротив, настолько соленая, что мешает развитию организмов — там обитает совсем немного водорослей. И это делает водоем аналогом для еще безжизненной Земли.

Новые результаты могут помочь исследователям качественнее воспроизводить в лабораториях условия ранней Земли или других небесных тел, потенциально пригодных для развития жизни, — например, подледный океан на Энцеладе, спутнике Сатурна. Возможно, на раннем Марсе могли существовать озера, подобные щелочному Ласт-Ченс.