Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

08.05.2023
20:43

Архимед: гений науки и военного дела

08.05.2023
20:27

Пифагор: ученый, философ и музыкант, чье учение о гармонии и числах до сих пор влияет на нашу жизнь

08.05.2023
20:20

Разлом Сан-Андреас: опасная угроза для Калифорнии

08.05.2023
20:04

«Джеймс Уэбб» нашел три пояса астероидов в 25 световых годах от Земли

08.05.2023
19:50

Сатурн постепенно всасывает свои кольца

08.05.2023
19:18

НАСА запустило два небольших спутника для отслеживания ураганов

08.05.2023
19:14

Длинные приливные хвосты обаружены у пары галактик Arp 269

07.05.2023
20:13

Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87

07.05.2023
20:06

В Санкт-Петербург привезли древний лед из Антарктиды возрастом 1,2 млн лет

07.05.2023
20:00

Quanta Magazine: Будущее человечества зависит от гигантского подземного «дерева»

07.05.2023
13:27

Астрономы обнаружили семь новых спутников Сатурна, увеличив общее число лун газового гиганта до 90

07.05.2023
13:08

Ученые подсчитали, когда мы сможем получить весточку от инопланетян

07.05.2023
12:10

Россия вернулась в десятку крупнейших экономик мира

07.05.2023
12:07

Новая теория объясняет стабильность Солнечной системы

06.05.2023
21:07

Стартап представил проект гигантских станций по выкачиванию СО2 из океана

06.05.2023
21:02

Ученые опровергли популярную гипотезу происхождения континентов Земли

06.05.2023
20:56

В Китае провели интервенционную операцию по соединению компьютера с мозгом приматов

06.05.2023
20:44

В Японии раскрыли историю эволюции сложно устроенной нервной системы пчел

06.05.2023
20:11

Акт творения: жизнь на Земле появилась благодаря супервспышкам молодого Солнца?

    Происхождение жизни – одна из самых волнующих научных загадок. Недавнее исследование показывает, что к нему могли приложить руку невероятно мощные вспышки на молодом Солнце. Это по-новому ставит вопрос, где именно на планете появились живые существа.

    Аминокислоты (строительные блоки белков) могли появиться на древнейшей Земле благодаря солнечным вспышкам. Такой вывод сделала научная группа под руководством Владимира Айрапетяна из Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА). Проведенные эксперименты позволяют по-новому взглянуть на загадку происхождения жизни.

    Собрать жизнь по частям

    Из чего состояли первые живые существа – трудный вопрос. Многие специалисты считают, что в основном из РНК. Дело в том, что размножающийся организм должен хранить наследственную информацию – чертеж по воспроизведению потомков. Но также он должен и управлять химическими реакциями, чтобы получать вещество и энергию для производства этих самых потомков. РНК – единственная молекула в клетке, умеющая и то и другое.

    Тем не менее на каком-то этапе жизнь изобрела белки. Это куда более совершенные химические регуляторы, чем РНК, и, кроме того, удобный строительный материал для клеток. Изобретение оказалось настолько удачным, что ни один современный организм просто шагу не может ступить без белков. Недаром еще недавно с каждой философской кафедры одной огромной страны жизнь объявляли «способом существования белковых тел».

    Молекула белка состоит из повторяющихся звеньев-аминокислот, как поезд из вагонов. Аминокислоты – довольно обширный класс веществ. Однако в состав белков входят только 20 из них, которые так и называются белковыми.

    Аминокислоты достаточно просты, чтобы возникнуть в неживой природе. В метеоритах найдено более ста из них, в том числе как минимум восемь белковых. Несколько аминокислот, в том числе белковых, недавно были обнаружены и в грунте астероида Рюгу. Иногда во внеземном веществе встречаются и короткие аминокислотные цепочки. В 2020 году одна исследовательская группа даже заявила о первом внеземном белке, но эта статья так и не была опубликована в авторитетном журнале. Вероятно, авторы просто приняли желаемое за действительное, интерпретируя состав метеорита.

    Откуда на древней Земле взялись аминокислоты, которые позаимствовала жизнь? Возможно, что как раз из метеоритов, благо в молодой Солнечной системе хватало «строительного мусора». Однако вопрос, откуда аминокислоты взялись в метеоритах, едва ли проще. Наверняка мы знаем только то, что они там есть. И раз уж нам нужно объяснить происхождение аминокислот, лучше начать с Земли. Огромная теплая планета, богатая разными минералами, наверняка была благоприятнее для химических реакций, чем какой-нибудь завалящий астероид.

    Рухнувшие надежды

    В 1953 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри поставили, наверное, самый знаменитый эксперимент во всех исследованиях происхождения жизни. Они заполнили колбу смесью водяного пара, метана, аммиака и водорода. Эта смесь имитировала древнейшую атмосферу Земли, какой ее тогда представляли. Химики пропускали через газы электрические искры, имитирующие молнии. В результате в колбе возникало множество разнообразных органических веществ, в том числе несколько белковых аминокислот.

    Это был триумф. Из простейших неорганических газов с помощью заурядных искр получились «кирпичики» белков! Скоро появились и другие многообещающие эксперименты, имитировавшие не молнии, а вулканическое тепло и солнечный ультрафиолет. Напомним, что до появления фотосинтеза на Земле практически не было свободного кислорода, а значит, и озонового слоя. Поэтому ультрафиолетовые лучи беспрепятственно достигали поверхности планеты.

    Последний сценарий выглядел особенно заманчиво. Конечно, молния или вулканическая лава вмиг поджарят что угодно, не в пример солнышку. Вот только извержения или даже грозы еще надо дождаться, а солнце исправно встает каждый день. Так что по среднему потоку энергии на квадратный метр земной поверхности солнечный ультрафиолет далеко обставлял и молнии, и вулканы.

    Все было прекрасно, пока под давлением многих фактов ученым не пришлось в корне пересмотреть свои представления о первичной атмосфере. Сегодня считается, что она в основном состояла из углекислого газа, как на современном Марсе и Венере. Вторым по распространенности газом был азот. Метана было очень мало (вероятно, менее 5%), аммиака еще меньше.

    Это совершенно меняло дело. Для аминокислот нужны атомы азота, а где их взять? Место неустойчивых, готовых к реакциям молекул аммиака NH3 заняли чрезвычайно прочные молекулы азота N2. Источником углерода (а он основа любой органической молекулы) теперь был не активный метан, а куда более неуступчивый углекислый газ. Ни электрические разряды, ни ультрафиолет не производили в такой смеси интересных соединений. У них просто не хватало энергии, чтобы разорвать прочные молекулы. «Пребиологам» как будто заменили полный стол пирожных на гору зерна. Прежде чем пообедать, изволь-ка смели да выпеки!

    Правда, с синтезом органики справлялась самая коротковолновая часть ультрафиолета, уже без пяти минут рентгеновская. Но эта составляющая солнечных лучей без всякого озона поглощается на высоте более 90 км – как сегодня, так и на древней Земле. Образовавшаяся там органика разбавлялась тогдашним «воздухом» и даже если и опускалась в итоге на поверхность, то уже в ничтожных концентрациях.

    Жизнь на вулкане

    Эксперимент Миллера и Юри особенно впечатлил современников тем, что аминокислоты и прочая интересная органика образовывались в типичных для древней Земли условиях (как тогда считалось). Молнии, ультрафиолет и атмосферу можно было найти в любом уголке планеты. Химические предшественники жизни могли возникать повсеместно, снова и снова, бессчетное число раз, пока однажды (а может быть, даже и не однажды?) из них не развилась жизнь. Не надо быть специалистом в методологии науки, чтобы понять: сценарий куда убедительнее, если он исходит из обычного течения дел, а не требует специфических условий и невероятных совпадений. Но ученым, пересмотревшим состав атмосферы, пришлось признать, что для возникновения жизни подходили лишь избранные уголки.

    Одна из распространенных теорий гласит, что это были подводные горячие источники вроде современных «черных курильщиков». Здесь при температуре 50–150 °С, высоком давлении и в присутствии местных минералов возможны очень интересные химические реакции. Кому доводилось окунаться в геотермальные воды, знает, что они часто отдают тухлыми яйцами. Это потому, что они насыщены сероводородом. Соединяясь с азотом, этот газ образует вожделенный аммиак. В дальнейшей цепочке реакций – вуаля – синтезируются аминокислоты.

    Еще одна гипотетическая колыбель жизни – это вулканические грязевые котлы, но не всякие, а богатые цинком. Ископаемые следы таких котлов были обнаружены в 2017 году. Это уже не подводные, а наземные объекты, и в каком-то смысле это проблема. Во времена зарождения жизни океан покрывал более 99% поверхности планеты. Что угодно наземное и сухопутное было редкостью. Зато у «цинковых котлов» еще более многообещающая химия, чем у «черных курильщиков». И там тоже из атмосферного азота образуется аммиак, на сей раз в реакции с водой и сульфидом цинка. А от аммиака, как мы помним, рукой подать до аминокислот.

    Еще в одной гипотезе первую скрипку играет метан – один из основных вулканических газов. В атмосфере в целом его было, как мы помним, маловато, зато вблизи изливающейся лавы вполне достаточно. Солнечный ультрафиолет соединял метан с атмосферным азотом в синильную кислоту HCN. Это всем известный смертельный яд, но лишь потому, что он мешает дышать кислородом. Некоторые анаэробные бактерии с удовольствием питаются этой «отравой». Синильная кислота могла снабжать азотом зарождавшуюся жизнь, знать не знавшую ни о каком кислородном дыхании.

    Дебаты между сторонниками разных теорий вряд ли скоро закончатся. Тем временем новое исследование предлагает отвернуться от заманчивых, но редких вулканических «реторт» и вернуться в негостеприимные объятия первичной атмосферы. Группа Айрапетяна нашла источник энергии, способный продуцировать аминокислоты без экзотических вулканических добавок. И это заряженные частицы, извергаемые Солнцем.

    Когда Солнце было молодо

    Наша звезда буквально истекает плазмой в окружающий космос. В основном это солнечный ветер – непрерывный поток протонов и электронов, летящих со скоростью в сотни километров в секунду. Случаются также выбросы корональной массы. Эти облака плазмы плотнее фонового солнечного ветра и движутся быстрее. Достигая Земли, они вызывают магнитные бури и полярные сияния. Корональным выбросам, как и обычному солнечному ветру, на такой круиз требуется несколько суток.

    Куда быстрее летят частицы, которые в отечественной литературе называются солнечными космическими лучами (СКЛ), а в англоязычной – солнечными энергичными частицами (solar energetic particles). Пролетая десятки тысяч километров в секунду, они достигают Земли за считанные часы или даже минуты. Выбросы СКЛ – одно из проявлений солнечной активности, и обычно они приурочены к вспышкам. Иногда (примерно раз в год) эти события бывают такими сильными, что реактивным самолетам приходится летать пониже, чтобы не подвергнуть экипаж и пассажиров вредному облучению.

    Солнечные космические лучи никогда раньше не рассматривались как источник энергии для синтеза пребиотической («преджизненной) органики. И это понятно: мощные выбросы СКЛ – слишком редкое явление. Во всяком случае, сегодня. А как было миллиарды лет назад, во времена зарождения жизни?

    Сопоставив теоретические модели с наблюдениями за молодыми звездами, астрономы пришли к интересному выводу. Когда Солнцу было всего 100 миллионов лет, «супервспышки» с мощными выбросами солнечных космических лучей происходили… каждые несколько дней. Сотни миллионов лет спустя, во времена зарождения жизни, они все еще случались гораздо чаще, чем сейчас.

    Вдохновившись этими результатами, Айрапетян и соавторы провели эксперименты над смесью, имитирующей древнейшую атмосферу. Они облучали протонами (основным компонентом СКЛ) смесь углекислого газа, водяного пара и азота с варьируемой добавкой метана. Для сравнения исследователи проделывали то же самое, заменив протоны на старый добрый ультрафиолет и электрические разряды.

    Оказалось, что протонное облучение создавало аминокислоты даже при концентрации метана всего 0,5%. Протонам хватало энергии, чтобы разрывать прочные молекулы азота N2 и вынудить их реагировать с метаном. Карбоновые кислоты (предшественники аминокислот, не содержащие азота) образовались даже при полном отсутствии метана. А вот синтез аминокислот путем электрических разрядов требовал нереальной для древней Земли концентрации метана: не менее 15%. Ультрафиолет же не справлялся даже при фантастическом содержании метана в 50%. Ультрафиолетовым квантам не хватало энергии, чтобы разорвать молекулу азота, а аммиака в смеси не было.

    Остаток на дне колбы

    Означают ли результаты Айрапетяна и его команды, что грязевые котлы, «черные курильщики» и другие экзотические места больше не актуальны как потенциальная колыбель жизни? Разумеется, нет. В пользу разного рода «вулканических» гипотез по-прежнему есть масса аргументов, и прежде всего – химический состав клеток. Например, в морской воде натрия гораздо больше, чем калия (соленый вкус ей придает обычная поваренная соль NaCl), а в клетках – наоборот. Далее, цитоплазма живой клетки подозрительно богата медью, марганцем и особенно цинком. Цинка в цитоплазме в миллион раз больше, чем в морской воде! А в состав многих ферментов входят наночастицы минералов, богатых железом и серой. Никакие солнечные протоны, разумеется, не помогут объяснить все эти странности. Зато они неплохо объясняются, исходя из состава «цинковых котлов» или «черных курильщиков».

    Но если древняя Земля действительно изобиловала аминокислотами благодаря солнечным вспышкам, это хорошая новость. Где бы ни зародилась жизнь, она могла использовать этот ресурс, чтобы изобрести белки и приобрести свой нынешний облик.

    По информации https://naked-science.ru/article/biology/akt-tvoreniya

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

06.05.2023
19:44

Самый тяжелый пульсирующий белый карлик оказался кристаллизован на 99 процентов

<< 151|152|153|154|155|156|157|158|159|160 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList