На глубине почти 6000 метров в Марианской впадине находится группа гидротермальных источников, которые могут пролить свет на происхождение жизни на Земле. Это стало возможным благодаря новому исследованию, проведенному учеными из Научно-исследовательского института Riken и Токийского технологического института в Японии.
Уникальность найденных источников заключается в том, что они способны генерировать энергию без участия живых клеток. Ученые обнаружили наноструктуры вокруг вентиляционных отверстий, которые функционируют как селективные ионные каналы, действуя подобно подводным фильтрам: они пропускают определенные заряженные частицы и блокируют другие.
По словам исследователей, такой селективный процесс создает небольшую, но важную разницу в напряжении, аналогичную органическим каналам в клеточных мембранах. Отсутствие органического материала указывает на то, что осмотическое преобразование энергии могло происходить на Земле задолго до появления жизни, создавая условия для формирования первых живых клеток.
«Самопроизвольное образование ионных каналов в глубоководных гидротермальных источниках имеет прямое отношение к возникновению жизни на Земле и за ее пределами», — утверждает биохимик Рюхей Накамура.
Гидротермальные источники представляют собой места, где нагретая магмой вода проникает в земную кору и снова выходит в океан, насыщенная минералами и энергией. Ученые полагают, что эти источники могли сыграть ключевую роль в возникновении жизни.
Исследуемые источники содержат сложное сочетание минералов, что делает их особенно интересными для анализа. Изучение 84-сантиметрового образца гидроксида магния показало, что кристаллы образуют прямые каналы, регулирующие поток жидкости и создающие разницу в напряжении на поверхности.
«Мы неожиданно обнаружили, что осмотическое преобразование энергии, важное для современных растений, животных и микробов, может происходить абиотически в геологической среде», — отмечает Накамура.
Полученные результаты могут быть полезны не только для изучения происхождения жизни, но и для разработки технологий сбора голубой энергии — процесса, при котором осмотическая энергия используется для выработки электроэнергии из различий между соленой и пресной водой. Используя уроки природы, мы можем повысить эффективность и экологичность этих методов.
Подчеркивается, что это исследование приближает человечество к пониманию того, как органическая жизнь могла возникнуть из неорганических материалов на Земле миллиарды лет назад. Ученые имеют множество теорий о происхождении жизни, но гидротермальные источники вполне могли сыграть в этом свою роль.
«Наше исследование демонстрирует, как осмотическое преобразование энергии — жизненно важная функция современности — может происходить абиотически в геологической среде», — заключает Накамура.