Уявіть собі молоду Землю близько чотирьох мільярдів років тому. Пейзаж, м’яко кажучи, недружній: бурхливі вулкани, атмосфера без кисню, океани, насичені розчиненим залізом. І все ж саме в таких, здавалося б, безперспективних умовах зародилося життя. Але як? Звідки перші, найпримітивніші клітини брали енергію для свого існування, коли ще не було ні сонячного світла для фотосинтезу, ні інших організмів для поїдання? Відповідь, як це часто буває в науці, виявилася захована глибоко — на дні древнього океану, біля геотермальних джерел. Підводні «кухні» життя Сучасні гідротермальні джерела, відомі як «чорні курці», — це вікна в минуле. З розломів у морському дні б’ють гарячі, насичені мінералами струмені води. Навколо них вирує життя, засноване не так на сонячному світлі, але в хімічної енергії, що у надрах планети. Вчені давно припускали, що схожі, але ще давніші системи могли стати колискою життя. Ключова відмінність древніх океанів — велика кількість розчиненого заліза. І ось команда дослідників з Університету Людвіга-Максимиліана (LMU) у Мюнхені під керівництвом професора Вільяма Орсі вирішила відтворити ці умови у лабораторії. Їхня мета була амбітна: перевірити, чи могли прості геохімічні реакції дати достатньо «палива» для перших живих організмів. Машина часу у пробірці Вчені створили мініатюрні «чорні курці» прямо в лабораторії. Вони змішали з’єднання заліза і сірки в умовах, що імітують ранню Землю — висока температура і тиск. газоподібний водень (H₂). Водень — це дуже просте, але ефективне джерело енергії для деяких мікроорганізмів. І ось тут на сцену виходить головний герой експерименту – архея Methanocaldococcus jannaschii. Несподіваний гість за стародавнім столом Археї — це особлива група одноклітинних організмів, не бактерії та не еукаріоти (до яких належимо ми з вами). Вони вважаються одними з найдавніших форм життя Землі. M. jannaschii — справжній екстремал: він обожнює високі температури і мешкає саме у сучасних гідротермальних джерел. А ще він вміє використовувати водень для своєї життєдіяльності, виробляючи метан. Цей процес називається метаногенезом і йде давнім метаболічним шляхом ацетил-КоА, який, як вважають вчені, був одним із перших «енергетичних двигунів» життя. Дослідники помістили цих архей у свої лабораторні «чорні курці», де йшли реакції з виділенням водню. І результат перевершив усі очікування. «Ми думали, що побачимо лише невелике зростання, адже ми не додавали жодних поживних речовин чи вітамінів», — розповідає Ванесса Хельмбрехт, провідний автор дослідження. Але археї не просто вижили — вони почали активно розмножуватись, майже як на дріжджах! Їхні гени, що відповідають за переробку водню та виробництво метану, працювали на повну потужність. Виходить, що прості реакції між залізом та сіркою, що відбувалися на молодій Землі, могли генерувати достатньо водню, щоб забезпечити енергією цілі мікробні спільноти. Жодної складної органіки, жодних інших організмів — лише геологія та найпростіший метаболізм. Зв’язок часів та світів Цей експеримент не просто гарна лабораторна демонстрація. Він підтверджує давні гіпотези та підкріплює їх новими даними. По-перше, палеонтологи знаходять викопні залишки найдавніших мікробів саме в геологічних породах, багатих на сульфіди заліза — тими самими мінералами, що утворювалися в експерименті LMU. Тепер зрозуміло, чому мікроби «селилися» саме там — поряд із джерелом енергії. По-друге, це дослідження вказує на те, що метаногенез, заснований на абіотичному (тобто без участі живих організмів) виробленому водні, може бути найдавнішим способом отримання енергії в історії земного життя. Це фундаментальне зрушення у розумінні того, як життя могло стартувати. Але вчені LMU дивляться ще за межі Землі. Умови, схожі на ті, що були відтворені в лабораторії, можуть існувати і на інших небесних тілах. можуть існувати гідротермальні джерела, подібні до земних. «Наш наступний крок — змоделювати умови Енцеладу і перевірити, чи зможуть наші археї вижити і там», — ділиться планами Хельмбрехт. Якщо відповідь буде позитивною, це значно підвищить шанси виявлення життя за межами нашої планети. Таким чином, просте змішування заліза та сірки в гарячій воді, можливо, стало тим самим «первоштовхом», який запустив біологічну еволюцію на Землі.