Жизнь возникла на водородной энергии
Исследователи из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) реконструировали метаболизм последнего универсального общего предка (LUCA), чтобы понять источник энергии для первых химических реакций на заре жизни.
Ключевые выводы:
- Энергия для синтеза молекулярных «кирпичиков» жизни поступает из самого метаболизма, при условии наличия одного ключевого исходного соединения — газообразного водорода (H2).
- Учёные выявили 402 метаболические реакции, практически не изменившиеся с момента возникновения жизни около 4 млрд лет назад и общие для LUCA.
- Расчёты показали, что в условиях, характерных для современных щелочных гидротермальных источников (таких как «Затерянный город» в Атлантике), 95–97% этих реакций могут протекать спонтанно, без внешних источников энергии (УФ-излучения, ударов метеоритов и т.д.).
- Оптимальные условия для высвобождения энергии в этих реакциях: щелочная среда (~pH 9) и температура около 80 °C при наличии H2 и CO2.
Методология:
- Экспериментальная часть: изучение реакций между водородом и CO2 в условиях, имитирующих гидротермальные источники.
- Компьютерный анализ: расчёт изменения свободной энергии (энергии Гиббса) для каждой из 402 реакций при различных условиях (pH, температура, концентрации реагентов).
Цитаты исследователей:
- Джессика Виммер: «Без водорода вообще ничего не происходит, потому что водород необходим для того, чтобы углерод из CO2 вообще попал в метаболизм».
- Проф. Уильям Мартин: «В бездонной тьме гидротермальных систем H2 — это химическое солнце. Современная энергетика использует те же свойства водорода, что и жизнь».
Исследование показывает, что для запуска первичного метаболизма была достаточна чистая химическая энергия от реакций с участием H2, CO2, аммиака (NH3) и солей.
Публикация: Frontiers in Microbiology.