Загадка происхождения жизни на Земле остается одной из величайших научных тайн. Как неживая материя превратилась в сложные, самовоспроизводящиеся организмы? Ученые давно предполагают, что ключевым этапом стало появление протоклеток — простых, похожих на пузырьки структур, окруженных мембраной из жировых молекул (липидов). Эти мембраны отделяли внутреннюю среду протоклетки от внешнего мира, создавая первые «индивидуальные пространства», где могли протекать химические реакции, ведущие к жизни.

Известно, что определенные липиды могут спонтанно собираться в такие мембранные пузырьки, особенно в водных растворах. Этот процесс — важная часть гипотезы «липидной» модели абиогенеза, одной из моделей зарождения жизни. Однако вопрос о том, где и как это могло происходить с высокой эффективностью в условиях ранней Земли, остается открытым. Поверхности минералов, глины, гидротермальные источники — все это рассматривали как возможные катализаторы сборки. Теперь ученые добавили в этот список еще одного неожиданного кандидата — микрометеориты.

Команда исследователей из Швеции под руководством Иреп Гёзен (Irep Gözen), сотрудницы компании GOMOD AB, тесно связанной с академической наукой, провела серию экспериментов. Они показали, что поверхности микрометеоритов обладают уникальной способностью запускать и ускорять самосборку липидов в протоклетки. Это происходит даже в тех условиях, где без такой поверхности протоклетки не образовались бы. Об этом ученые рассказали в статье, опубликованной на сайте бесплатного электронного архива научных статей и препринтов по биологии bioRxiv.org.

Статья по теме: Ученые объяснили, как развивались сложные формы жизни после глобального катаклизма

Секрет кроется в физике поверхности. Атомы на гранях твердых тел не имеют полного набора связей. Из-за этого поверхность накапливает избыток энергии, и эта энергия может запускать химические процессы. Гёзен и ее коллеги выяснили, что эта энергия направляет липидные молекулы, заставляя их организовываться в те самые мембранные пузырьки — протоклетки.

Идея пришла к Гёзен после работы с марсианским метеоритом. Она обратила внимание на его характерную шероховатую, зернистую структуру. Исследовательница предположила, что такая поверхность может идеально подходить для запуска сборки протоклеток. Ученый решила проверить, как именно липиды поведут себя на разных микрометеоритов (мелкозернистые, крупнозернистые, ультра—углеродистые). Для этого понадобился эксперимент. 

Исследователи погрузили образцы трех типов микрометеоритов в водную суспензию с разными видами липидов и оставили на ночь. Когда ученые заглянули в микроскоп, они увидели четкие структуры, похожие на клеточные мембраны. То есть на поверхностях микрометеоритов образовалось множество протоклеток. Особенно активно процесс шел в образцах с липидами, идентичными тем, что входят в состав мембран архей — одних из самых ранних и простых форм жизни.

Статья по теме: Один из главных «строительных кирпичиков жизни» мог возникнуть в межзвездных облаках

Авторы исследования не утверждают, что именно так возникли первые настоящие живые клетки. Однако открытие выглядит крайне перспективным на фоне других известных фактов.

Микрометеориты — невероятно распространенное явление. Они непрерывным «дождем» падают на поверхность планет по всей галактике. Гёзен видит в них универсальные миниатюрные реакторы, упакованные в одну частицу. По мнению ученого, такие частицы, вероятно, переносят пребиотическую органическую материю — несут и материал (органику), и энергию (свою поверхность), необходимые для запуска процесса сборки протоклеток.

Но на этом сюрпризы не закончились. Гёзен обнаружила, что протоклетки, собранные на поверхности микрометеорита, ведут себя иначе и обладают более сложными свойствами, чем их «собратья», сформировавшиеся просто в растворе. Они соединяются между собой с помощью тончайших трубочек — нанотрубочек. Через них они могут обмениваться веществами. Это можно считать зачатками коммуникации — примитивной формой передачи сигналов между структурами.

Статья по теме: Обилие газов в океане Энцелада может указывать на наличие условий для жизни

Такой эффект — еще один довод в пользу того, что поверхность твердых объектов может быть критически важной для первых шагов к жизни. Если в обычной воде липиды просто слипаются в замкнутые оболочки, то на каменистой основе они начинают образовывать сложные сети, похожие на прототипы клеточных колоний.

Исследование команды Гезён показывает, что микрометеориты — не просто космическая пыль, способная нести органику. Они могут выступать активной средой для запуска базовых биологических процессов. Если микрометеориты действительно выступают в роли космических «инкубаторов» для протоклеток, а они падают на планеты по всей галактике, то шансы на то, что этот первый, критически важный шаг к жизни повторялся и на других мирах с подходящими условиями, резко возрастают.