Гидротермальные источники (глубоководные)
- Суть: жизнь возникает у химически богаты́х черных/белых курильщиков и серных зон, где есть градиенты редукция/окисление и катализующие сульфидные минералы (Fe–S).
- Поддерживающие доказательства:
- Геохимические: наличие редокс‑градиентов, растворимых водорода и сероводорода; минералы Fe–S и никель‑содержащие ферменты как каталитические центры — ожидаемые сигнатуры: фракционирование углерода ${\delta }^{13}\mathrm{C}$ со «легким» углеродом в осадках, связанные с хемосинтезом.
- Палеонтологические: микроструктуры и микрофоссилии в осадках, ассоциированные с древними черными курильщиками; барит‑/пиритовые отложения в архейских шельфах возрастом $3.5-3.8\times 10^9$ лет.
- Молекулярно‑биологические: свойства реконструированного LUCA (последний универсальный общий предок) — анаэробный, хемолитоавтотрофный, использующий металлоферменты Fe–S и метаболические пути, совместимые с гидротермальными условиями.
- Опровержение/ограничения:
- Высокие температуры ($>80^{\circ }\mathrm{C}$) разрушают некоторые РНК‑молекулы; если протобиосинтез требует стабильной РНК, это проблема.
- Отсутствие убедительных фоссилий, прямо связывающих самые ранние следы жизни с именно глубоководными системами.
«Первые клетки» в приливных/мелководных зонах (приливные лужи, глины, испарения)
- Суть: циклы «мокро‑сухо» и адсорбция на минеральных поверхностях (глина, пирофиллит) способствуют полимеризации нуклеотидов/пептидов и формированию протоклеток с липидными мембранами.
- Поддерживающие доказательства:
- Геохимические: наличие испарительных отложений (солі, строматолитоподобные структуры), хлориды/сулфатные минералы, условия циклического концентрирования растворенных органиков.
- Палеонтологические: древние строматолиты и микробные маты в мелководных осадках возрастом $\sim 3.5\times 10^9$ лет; микроструктуры, указывающие на пленочные/коацерватные сообщества.
- Молекулярно‑биологические/экспериментальные: успешные синтезы олигомеров РНК/пептидов при имитации высыха‑увлажнения; липидная самосборка в условиях низкой температуры.
- Опровержение/ограничения:
- Проблема «разбавления» и ультрафиолетового распада на поверхности; требуются защитные механизмы (органические/минеральные экраны).
- Если LUCA демонстрирует адаптацию к анаэробным, глубоко‑термальным условиям, это снижает вероятность прибрежной стадии как основной.
Панспермия (наружная доставка органики/жизни; «межпланетная/межзвёздная»)
- Суть: предбиологические молекулы или жизнеспособные организмы попали на Землю из космоса (метеориты, кометы, перекидка между планетами).
- Поддерживающие доказательства:
- Астрофизические/космохимические: органические молекулы и аминокислоты в метеоритах (напр., Murchison), обнаружение сложных органиков в кометах/межзвёздной среде; изотопные аномалии в органиках, несвойственные земной биосфере.
- Экспериментальные: выживание спор/микробов при ударных и вакуумно‑радиационных испытаниях (частично); модели переноса между соседними телами (например, Марс↔Земля) с оценками времени перехода $10^6-10^8$ лет для мелких обломков.
- Молекулярно‑биологические: обнаружение внеземной биохимии, отличной от земной (иначе трудно отличить происхождение).
- Опровержение/ограничения:
- Панспермия перемещает вопрос происхождения, но не объясняет его; требует, чтобы где‑то ещё произошла абиогенез.
- Вероятности выживания при входе в атмосферу и сверхдолгих межзвёздных трансферов крайне малы (много ударного нагрева, радиация); априорные оценки перевода между звёздами очень низки.
- Если найдена независимая жизнь в Солнечной системе с той же молекулярной основой — это может указывать на межпланетный перенос внутри СС; полностью независимая биохимия на другой планете/комете опровергла бы панспермию как «вселенскую» объясняющую всю жизнь.
Что конкретно могло бы однозначно поддержать или опровергнуть каждую гипотезу (диагностические наблюдения)
- Поддержка гидротермалей: древние керны/микрофоссилии, прямо ассоциированные с химическими отложениями черных курильщиков; LUCA‑реконструкция с явными признаками термоанаэробности и использованием Fe–S центров.
- Опровержение гидротермалей: последовательные молекулярные данные (реконструированные древние белки/РНК) показывают стабильность и происхождение в условиях низкой температуры и циклического высыхания.
- Поддержка приливной/лужевой модели: обнаружение химических следов длительного циклического концентрирования (испарительные соли в архейских толщах), лабораторные демонстрации эффективной полимеризации при мокро‑сухих циклах, строматолитические структуры, однозначно указывающие на наземные/мелководные маты.
- Поддержка пансперміи: обнаружение внеземных образцов с живыми организмами или биохимией, не объяснимой земным контаминацией; отличающаяся хиральность/изотопика у органики в метеоритах, несовместимая с земной биосферой; открытие жизни с независимым генетическим кодом/билогической молекулярной базой в другом небесном теле.
- Опровержение панспермии как вероятного источника жизни на Земле: строгие расчёты и наблюдения, показывающие невероятно низкую вероятность доставки и выживания, в сочетании с внутренними наглядными доказательствами абиогенеза на Земле.
Кратко о стратегиях проверки
- Геохимический поиск: детальный анализ ${\delta }^{13}\mathrm{C}$, ${\delta }^{34}\mathrm{S}$, изотопных аномалий и минералогии древних осадков.
- Палеонтологический поиск: микроскопия и спектроскопия древних осадков (проверка ассоциаций с конкретными средами).
- Астробиологические миссии: поиск независимой жизни/органики на Марсе, Европе, Энцеладе; изучение состава комет/метеоритов (хиральность, изотопика).
- Молекулярная реконструкция: восстановление черт LUCA из филогенетики и древней протеомики; сравнение с возможными условиями происхождения.
Вывод (в двух строчках)
- Нынешние данные не дают окончательного ответа: признаки LUCA часто согласуются с гидротермальной хемосинтез‑моделью, но экспериментальные успехи мокро‑сухих циклов и доставка внеземных органиков делают другие сценарии жизнеспособными. Решающее доказательство потребует независимого обнаружения жизни/биохимии вне Земли или однозначной палеогеохимической ассоциации ранних следов жизни с конкретной средой.