Загадки происхождения жизни на Земле — Лука Райт

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/the-mysterious-origins-of-life-on-earth-luka-seamus-wright

Миллиарды лет назад на юной планете Земля простые органические соединения объединились в сложные комбинации, способные расти и размножаться. В те далёкие времена повсеместно на Земле наблюдалась вулканическая активность, возникновению жизни также не способствовала тогдашняя атмосфера планеты. Где же на Земле зародилась жизнь? Лука Райт отправится на поиски «колыбели жизни», давшей начало миллиардам видов живых существ, населяющих сегодня нашу планету.

Урок — Лука Райт, мультипликация — Ник Хилдич.

Миллиарды лет назад
на юной планете Земля

простые органические соединения
объединились в сложные комбинации,

способные расти и размножаться.

Это были самые первые
формы жизни на Земле,

и они дали начало всем
тем миллиардам видов,

которые с тех пор населяли нашу планету.

В те времена Земля была
почти полностью лишена того,

что у нас принято считать
благоприятной средой для живых существ.

Повсеместно на юной планете
наблюдалась вулканическая активность,

жизни также не способствовала
атмосфера планеты.

Где же на Земле могла зародиться жизнь?

Прежде чем начинать
поиски «колыбели жизни»,

важно понимать основные необходимые
составляющие для любой формы жизни.

Главные для жизни элементы
и соединения — это водород, метан, азот,

углекислый газ, фосфаты и аммиак.

Чтобы эти компоненты смешивались
и вступали в реакции друг с другом,

им необходим жидкий растворитель — вода.

А чтобы расти и размножаться,

всем формам жизни
необходим источник энергии.

Формы жизни можно разделить на два лагеря:

автотрофы, например растения, которые
вырабатывают собственную энергию,

и гетеротрофы, например животные, которые
ради энергии поглощают другие организмы.

При появлении первой формы жизни,
разумеется, не существовало гетеротрофов,

поэтому, скорее всего,
она была автотрофной

и вырабатывала энергию за счёт
солнца или химических градиентов.

Какие же места на планете
отвечают этим критериям?

Преимущество участков
на суше или вблизи океана

в том, что они имеют
доступ к солнечному свету.

Но в момент зарождения жизни

ультрафиолетовое излучение
у поверхности Земли

было, скорее всего, слишком высоким,
и живые существа не выжили бы.

Лишь в одном месте существуют
одновременно и защита от излучения,

и альтернативный источник энергии —

гидротермальные источники,
выбрасывающие воду со дна мирового океана,

которые скрыты в полной темноте
на глубине нескольких километров.

Гидротермальный источник
представляет собой разлом земной коры,

в котором вода океанов проникает
в магматические камеры

и затем, достигая критических температур,
извергается обратно в океан

одновременно с богатой смесью элементов
и простых химических соединений.

В условиях резких перепадов химических
градиентов гидротермальных источников

сосредоточена огромная энергия.

Существует ещё один аргумент,
указывающий на гидротермальные источники —

последний универсальный общий предок,
или сокращённо по-английски LUCA.

LUCA не были самыми первыми
живыми организмами,

но это самый древний
из реконструированных живых предков.

Несмотря на это, мы даже не знаем,
как выглядели LUCA:

не сохранилось ископаемых
останков и ныне живущих LUCA,

однако учёные выявили гены, которые
в настоящее время существуют у видов,

входящих во все три современных
царства живых существ.

Поскольку эти гены существуют
как у видов, так и доменов,

весьма вероятно, что они
были унаследованы от общего предка.

Общие гены указывают на то, что LUCA
жили в горячих, лишённых кислорода местах

и извлекали энергию
из химического градиента,

похожего на существующие
в гидротермальных источниках.

Существуют два вида
гидротермальных источников:

чёрные курильщики и белые курильщики.

Чёрные курильщики выделяют
богатую кислотами и углекислотой воду,

нагретую до сотен градусов Цельсия
и содержащую серу, железо, медь

и другие необходимые для жизни металлы.

Cейчас учёные считают, что чёрные
курильщики были слишком горячими для LUCA,

поэтому основные претенденты на звание
колыбели жизни — белые курильщики.

Среди белых курильщиков выделяется
район гидротермальных источников

Срединно-Атлантического хребта,
прозванный «Затерянный город»

и являющийся наиболее предпочтительным
кандидатом на звание колыбели жизни.

Океаническая вода здесь очень богата
щелочью и не содержит углекислоты,

в ней много метана
и у неё благоприятная температура.

Необходимую для развития углекислоту
первые формы жизни в Затерянном городе,

скорее всего, получали
от близлежащих чёрных курильщиков,

снабжающих также другими необходимыми
компонентами первых живых существ,

от которых впоследствии произошло всё
немыслимое многообразие жизни на Земле.