Глубоко в Тихом океане — на глубине почти 6000 метров в Марианской впадине — скрывается группа гидротермальных источников, которые могут дать некоторые важные подсказки о том, как зародилась жизнь на Земле.

К такому выводу пришли авторы нового исследования, проведенного группой ученых из Научно-исследовательского института Райкен и Токийского технологического института в Японии. Эта группа гидротермальных источников примечательна тем, что они способны вырабатывать энергию без какой-либо помощи живых клеток.

Ученые обнаружили наноструктуры вокруг отверстий, которые могут действовать как селективные ионные каналы , то есть они работают как подводные фильтры — пропуская определенные типы заряженных частиц и блокируя другие.

Благодаря этому отбору может быть получена небольшая, но существенная разница в напряжении, не похожая на органические каналы в мембранах наших собственных клеток. То, что в этом случае не задействован органический материал, говорит о том, что генерация энергии — известная как осмотическое преобразование энергии — могла быть установлена ​​на Земле до того, как появилась жизнь, обеспечивая подходящую среду для возникновения живых клеток.

«Спонтанное образование ионных каналов, обнаруженное в глубоководных гидротермальных источниках, имеет прямое отношение к происхождению жизни на Земле и за ее пределами», — говорит биохимик Рюхей Накамура из Riken.

Гидротермальные источники — это слабые места, где вода, нагретая магмой, которая просочилась в земную кору, снова выходит в океан. Эта переработанная вода насыщена минералами и полна энергии, поэтому ученые считают, что глубоководные гидротермальные источники могли играть роль в зарождении жизни.

Рассматриваемые в настоящем исследовании источники состоят из сложной смеси минералов, что делает их особенно интересными для исследования. 

При детальном рассмотрении образца гидроксида магния длиной 84 см были обнаружены кристаллы, организованные в прямые каналы, которые контролируют поток жидкости, проходящей через отверстие, и создают разницу в напряжении на поверхности.

«Неожиданно мы обнаружили, что осмотическое преобразование энергии, жизненно важная функция в современной растительной, животной и микробной жизни, может происходить абиотически в геологической среде», — говорит Накамура.

Помимо происхождения жизни, результаты могут помочь в сборе голубой энергии — процессе электростанции, где осмотическая энергия используется для выработки электроэнергии из различий между соленой и пресной водой. Используя несколько советов от природы, мы могли бы улучшить эффективность, доступность и экологичность этих методов.

Но самое важное, это приближает нас к ответу на вопрос, как органическая жизнь могла возникнуть из неорганических материалов – и как это могло произойти на Земле миллиарды лет назад. У ученых есть много разных идей о происхождении жизни, но гидротермальные источники, безусловно, могли быть задействованы.

«В частности, наше исследование это и показывает», — сказал Накамура.

Источник: Nature Communications