Есть ли жизнь где-то ещё во Вселенной или Земля уникальна? Этот вопрос до сих пор остаётся без ответа. Один из способов приблизиться к разгадке — понять, как жизнь возникла именно здесь. Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, добавляет важную деталь к этой истории: хрупкий сахар из космоса мог не только попасть на раннюю Землю, но и помочь создать условия для собственного сохранения.

Речь идёт о рибозе — сахаре, который входит в состав РНК. В современной биологии РНК играет ключевую роль в хранении и использовании генетической информации, а также считается одной из важнейших молекул на ранних этапах эволюции жизни. Но есть проблема: рибоза нестабильна. При нагревании она быстро разрушается, превращаясь в бурую массу, почти как обычный сахар, который карамелизуется.

Один из элементов, способных защитить рибозу, — бор. В форме боратов он связывается с сахаром и помогает ему не распадаться. Именно поэтому в лабораторных экспериментах бор часто рассматривают как важный фактор в химии зарождения жизни. Но такие опыты обычно проводят с очищенными веществами и в очень простых смесях, тогда как в природе всё было куда сложнее.

Исследователи попытались приблизить эксперимент к реальности и изучили природные минералы, в том числе боратные корки из горячих источников Пуга в Индии, высоко в Гималаях. Там воды настолько богаты бором, что боратные соляные корки хрустят под ногами, словно снег. И всё же концентрация бора в этих водах составляет лишь несколько процентов от той, что используется в некоторых лабораторных опытах с очищенными ингредиентами.

Причина в том, что минералы, содержащие бор, плохо растворяются в воде. Обычно они выпадают в осадок, образуя кристаллы, как те самые корки у Пуга, и тем самым уводят бор из воды. А если бор в растворе исчезает, его становится меньше и для химических реакций, которые могли иметь значение в происхождении жизни. Возникает главный вопрос: могла ли на древней Земле вообще существовать вода, богатая растворённым бором?

Ответ оказался неожиданным. В новом исследовании учёные показали, что сама рибоза может помогать боратным минералам растворяться и мешать образованию твёрдых зёрен. Иначе говоря, чем больше рибозы, тем больше бора остаётся в воде и доступно для химических процессов. Получается двухсторонняя связь: бор защищает рибозу от разрушения, а рибоза помогает бору оставаться в растворе.

Чтобы понять, почему это важно, нужно представить себе Землю четыре миллиарда лет назад. Тогда атмосфера содержала мало кислорода, вулканическая активность была гораздо выше, а ландшафты были бедными и суровыми. Океаны могли быть зелёными и богатыми железом. При этом молодую планету постоянно бомбардировали метеориты из ранней Солнечной системы, принося с собой молекулы из космоса — в том числе воду и углеродсодержащие соединения.

По оценкам исследователей, в ту эпоху на Землю ежегодно могло попадать около миллиона тонн углерода. Подсказку о составе таких веществ даёт метеорит Мерчисон, упавший в Виктории в 1969 году. Люди, собиравшие его обломки, отмечали сильный запах, похожий на керосин, исходивший от содержащихся в нём углеродных соединений. Позже учёные обнаружили в этом метеорите и рибозу, а также другие сахара.

В мире без микробов углеродсодержащие молекулы могли накапливаться там, где их поступление превышало скорость разрушения. Например, в мелких озёрах и лужах испарение могло концентрировать органические вещества, принесённые из космоса, превращая их в насыщенные химические смеси.

Многие исследования происхождения жизни рассматривают, как минералы помогали этой химии становиться всё сложнее. Но новая работа показывает и обратную сторону: сама «суповая» смесь могла влиять на минералы ранней Земли. Часть бора, которая в ином случае образовала бы минералы и оказалась захороненной, могла оставаться растворённой в древних озёрах и других водоёмах. Это, в свою очередь, могло менять состав минералов на поверхности планеты.

Рибоза, вероятно, была не слишком распространённой молекулой. Однако борат связывают и другие вещества, включая этиленгликоль и глицерин. Их влияние на природные минеральные отложения ещё предстоит проверить. А известные взаимодействия сахаров с другими минералами говорят о том, что подобных связей может быть больше. Даже более распространённые элементы земной коры, такие как кремнезём и кальций, тоже взаимодействуют с углеродными молекулами.

Это позволяет предположить, что древние углеродсодержащие смеси могли влиять на формирование минералов и пород ещё до появления жизни. Сегодня живые организмы уже меняют геологию, создавая раковины и коралловые скелеты через биоминерализацию. Авторы исследования предполагают, что неорганические молекулы углерода могли начать воздействовать на минералообразование задолго до этого.

Пока неизвестно, могли ли такие процессы менять целые ландшафты. Но их изучение помогает лучше проверить представления о далёком прошлом Земли, улучшить эксперименты по изучению происхождения жизни и понять, где ещё в космосе может возникнуть жизнь.