Кратко, по трём критериям (экспериментальная проверяемость, объяснительная сила, согласованность с геохимическими/изотопными данными докембрия).
1) Химическая эволюция в первичном океане (классическая гипотеза Опарина–Халдейна, «плавающие лужи», атмосферная синтеза)
- Экспериментальная проверяемость: высокая — в лаборатории воспроизводятся синтез аминокислот и других предбиомолекул (например, классический эксперимент Миллера–Юри). Ограничение: результаты зависят от состава атмосферы (восстановительная атмосфера даёт сильнее) и локальных условий; многие этапы от простых мономеров до клеточной организации пока трудно воспроизвести целиком.
- Объяснительная сила: умеренная — хорошо объясняет образование мономеров и некоторых полимеров на поверхности, роль UV и циклов высыхания/увлажнения; хуже объясняет появление стабильных механизмов энергообмена (протонных градиентов) и селективную сборку сложных систем.
- Согласованность с данными докембрия: частично согласуется. Геология и моделирование атмосферы ранней Земли указывают на более нейтрально-CO2/N2-состав, а не сильно восстанавливающую атмосферу, что ослабляет классическую версию; однако локальные восстановительные ниши (вулканические, ударные бассейны, жаркие лужи) и внешняя доставка органики возможны. Биогенный углеродный сигнал в возрастах $\sim 3.8-3.5\text{Ga}$ совместим с ранней поверхностной биосинтезой при наличии подходящих ниш.
2) Гипотеза гидротермальных источников (черные курильщики, системы с ферросульфидными структурами, «алкалинные» источники)
- Экспериментальная проверяемость: умеренно высокая — в лаборатории получены аминокислоты, пептиды и органические квазимонеты в условиях гидротермальных камер; моделирование протонных градиентов и катализа на минералах (FeS, NiS) демонстрирует возможные пути энергоснабжения и синтеза.
- Объяснительная сила: высокая — естественно обеспечивает энергию (редокс-градиенты, химосмотические градиенты), каталитические поверхности и пористые структуры (компартменты), которые помогают объяснить переход к метаболизму и протонной энергетике современных клеток.
- Согласованность с данными докембрия: сильная. Геохимические/изотопные данные ранних осадков (сера, железо, карбонаты), а также существование жизни в ранних тёплых условиях делают гидротермальные ниши правдоподобными. Некоторые изотопные сигнатуры (например, серные фракции и метаболические индексы углерода) хорошо согласуются с микробной редокс-активностью в гидротермальных условиях. Ограничение: очень высокие температуры ($>100^{\circ }\text{C}$) могут разрушать сложные полимеры, поэтому важны умеренные или микрокомпартментированные области (алкалинные, прохладные источники, поры).
3) Панспермия (перенос жизни/предбиомолекул из космоса)
- Экспериментальная проверяемость: низкая для происхождения — идея переносит проблему происхождения в другое место и сама по себе не даёт механизма зарождения; частично проверяема для доставки органики — анализ метеоритов (например, Murchison) показывает наличие аминокислот и изотопных аномалий, но это не ответ «откуда жизнь возникла».
- Объяснительная сила: низкая в смысле объяснения происхождения жизни на Земле (не объясняет, как впервые возникла жизнь), умеренная для объяснения наличия экзогенных органических компонентов и их вкладов.
- Согласованность с данными докембрия: частичная — наличие экзогенных органических молекул в метеоритах и следы органики в древних породах совместимы с вкладом внешней доставки; однако массовые изотопные биосигнатуры ранних земных образцов требуют локального биологического процесса. Панспермия не противоречит данным, но не объясняет их происхождение.
Краткое сравнение/оценка:
- По экспериментальной проверяемости лидируют лабораторные сценарии химической эволюции и гидротермальные модели; панспермия проверяема лишь в части доставки органики.
- По объяснительной силе гидротермальные гипотезы выглядят сильнее для перехода к метаболизму и энергии, а поверхностные/лужевые сценарии — сильнее для образования большого разнообразия мономеров и их конденсации (особенно с циклами высыхания и UV-фотохимией).
- По согласованности с геохимическими и изотопными данными докембрия наилучшее соответствие даёт комбинированный взгляд: гидротермальные ниши и локальные поверхностные среды вместе с экзогенной доставкой органики наиболее совместимы с наблюдаемыми изотопными сигнатурами и древними геологическими данными ($\sim 3.8-3.5\text{Ga}$).
Вывод: ни одна гипотеза не исключает другие; наиболее правдоподобная картина — синергия: экзогенные и поверхностные источники поставляли органические мономеры, локальные ниши (включая гидротермальные системы) обеспечивали энергию, каталитические поверхности и компартментацию для перехода к метаболизму и ранним протоклеткам.