Слюда – источник жизни на Земле?

Тайна происхождения жизни

Возникновение жизни между пластинками слюды

Человечество всегда волнует вопрос: "Как возникла жизнь на Земле?". Автор новой гипотезы, названной "жизнь между слюдяными пластинами", Хелен Хансма считает, что полости между слюдяными пластинками, гладкими и ровными, как страницы в книге, оказались наилучшим убежищем для молекул, предшественников клеток.

Хелен Хансма работает в Университете Калифорнии в Санта-Барбаре при поддержке фонда национальных исследований NSF США. Гипотеза "жизнь между слюдяными пластинами" впервые была озвучена ею в 2007 году в американском обществе клеточной биологии и затем опубликована в 2010 году в журнале теоретической биологии  "Journal of Theoretical Biology".

Согласно этой гипотезе, полости между слоями слюды могли обеспечить оптимальное физическое и химическое окружение для выживания и развития молекул, реорганизовавшихся впоследствии в клетки.

Какие условия слюда смогла предоставить предшественникам клеток?

  1. Полости между пластинками слюды удерживали и защищали молекулы, обеспечивали с одной стороны достаточную изоляцию, а с другой позволяли мигрировать друг к другу и объединяться в большие органические молекулы. Слюда была матрицей для образования жизненной формы, которую теперь мы называем клеткой.
  2. Слюда в своем составе содержит калий, который необходим для образования клеток. Известно, что содержание калия в слюде сопоставимо с концентрацией калия в клетках человека.
  3. Между слоями слюды содержится необходимая для развития клеток вода.

Таким образом, полости между слюдяными пластинами оказались подходящим "домом" как для живых клеток, так и для всех классов больших биологических молекул, включая белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Эти полости могли хорошо укрывать и рибозимы, молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью. Именно между пластинами слюды могли протекать примитивные метаболические процессы "РНК мира".

Относительно постоянная влажность между слоями слюды – еще одно "за" в пользу гипотезы Хансмы. Все минералы, рассмотренные как потенциальные поверхности для зарождения жизни, оказываются либо слишком "сухими", либо хорошо впитывают влагу и, как многие глины, увеличиваются в объеме при намокании. Слюда позволяет избежать переувлажнения, пересыхания или изменения структуры, при которых биологические молекулы и клетки погибают.
 

Хелен Хансма говорит: "Слюда стара. Некоторые слюды насчитывают более 4 биллионов лет. Месторождения слюд расположены в регионах, где были найдены доказательства первых форм жизни, появившихся около 3,8 миллионов лет назад". Слюда может обеспечить не только оптимальное, но и стабильное окружение для развития молекул.

Работая в лаборатории атомно-силовой микроскопии, Хелен Хансма занималась разработками визуальных методов исследования ДНК и других высокомолекулярных молекул. На микроскопах с высоким разрешением пробу наносят на тонкие слюдяные пластинки толщиной до 1 нанометра. Исследователи могут наблюдать, как молекулы ДНК плавают в толще воды на поверхности слюды. В куске слюды толщиной 1 мм содержится до 1 миллиона таких тонких пластинок.

Когда Хелен Хансма положила слюду, собранную в штате Коннектикут, под микроскоп, она обнаружила остатки органических молекул недалеко от края образца. Это открытие натолкнуло ее на мысль, что это могло быть хорошим местом для происхождения жизни.

Миссис Хансма считает, что технические возможности скоро позволят провести еще более подробные исследования и глубже проникнуть в тайну появления жизни на Земле. 

По материалам фонда фундаментальных исследований NSF, США, 2010

© Слюдяная фабрика, перевод с англ., 2013