Жизнь начало: Моя жизнь — Начало фильма — КиноПоиск

Автор: alexxlab · Опубликовано 24.05.1972 · Обновлено 02.08.2021

Содержание

Прощание с жизнью на воде. Начало счастливой жизни на суше обитателей джонок из провинции Фуцзянь

«Когда мы жили в лодках, вся семья находилась в состоянии страха и тревоги. Мы могли немного успокоиться лишь тогда, когда дети были привязаны к лодке», — это описание прежнего образа жизни крестьян деревни Сипи провинции Фуцзянь.

26 мая международная группа журналистов, работающая над серией репортажей «A Date with China», посетила деревню Сипи Сивэй Лоп города Фуань округа Ниндэ, которая является одним из крупнейших мест проживания «обитателей джонок» в восточной части провинции Фуцзянь. Как только журналисты попали в деревню, в глаза им бросилась установленная на площади лодка. В прошлом лодки были единственным местом проживания и промысла крестьян деревни Сипи.

С 50-х годов прошлого века при помощи местных органов власти обитатели джонок деревни Сипи начали постепенно выходить на берег. В приливно-отливной зоне на отмели был создан участок земли, на котором и был построен первый в истории деревни Сипи дом. С этого и начался первый этап развития жителей деревни Сипи. На земле стали жить 146 семей общей численностью 612 человек. К 2013 году на сушу переселились все 137 семей рыбаков. Так деревня Сипи попрощалась с образом жизни, при котором «домом для людей служила лодка, в которой они целыми днями качались на волнах».

После того, как рыбаки вышли на берег и стали носить обувь, их образ жизни кардинально изменился. Теперь они не ловят рыбу, а занимаются рыбоводством. Все обитатели джонок стали жить на суше и заниматься разведением устриц, осьминогов, желтых горбылей и других морепродуктов. Практически все жители деревни избавились от нищеты.

Журналистам удалось взять интервью у 68-летней работницы Линь Сянмэй, которая чистила устриц. Она одной из последних вышла на берег в 2013 году. До этого всю жизнь она прожила в море. Линь Сянмэй рассказала: «Сейчас я живу одна. Три дочери вышли замуж. Иногда я работаю здесь. Работа не только приносит мне определенный доход, благодаря которому я могу себя обеспечить, но и позволяет вспомнить о времени, когда мы были рыбаками. Наша жизнь значительно улучшилась и стала более спокойной».

Фото: Chinadaily.com.cn

В целях решения проблемы дохода крестьян и избавления от нищеты в 2009 году министерство финансов и государственный комитет по борьбе с нищетой внесли деревню Сипи в список «первой группы бедных деревень, получающих совместную финансовую помощь». Общий объем выделенных средств составил более 700 тысяч юаней. В 2019 году доход деревни превысил 1,2 миллиона юаней. Чистый среднедушевой доход жителей деревни составил более 20 тысяч юаней. Начав особый путь возрождения деревни, бывшие обитатели джонок пережили исторические изменения — они «вышли на берег, поселились на земле и разбогатели».

В связи с этим Энтони Пэрри сказал: «в прошлом году Китаю удалось полностью избавиться от нищеты. Это великое достижение. В настоящее время другие страны не способны за такой короткий срок помочь людям в избавлении от нищеты. Мы посетили эту деревню в самое подходящее время. Вы можете лично убедиться в том, что все произошедшее здесь — реально!».

Материалы предоставлены Chinadaily.com.cn

Начало жизни — это… Что такое Начало жизни?

давший начало жизни — прил., кол во синонимов: 2 • зародивший (41) • зачавший (11) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

начало — а, с. 1) Исходная точка, черта, грань чего л., имеющего протяжение, а также часть линии, плоскости, пространства, примыкающая к этой точке, черте, грани. Начало линии. Начало кабеля. Начало дороги. Начало улицы. Прочитать книгу от начала до конца … Популярный словарь русского языка

НАЧАЛО — Ни начала, ни конца, ходит как вокруг кольца. Народн. Неодобр. О действиях бестолкового человека. ДП, 449. От (с) начала (начина) быта. Пск. То же, что от начала века. СПП 2001, 55. От (с) начала века. Орл., Пск. Издавна, с давних времён. СОГ… … Большой словарь русских поговорок

Начало поста Рамадан (Ураза) — Весь этот месяц мусульмане проводят в строжайшем посте, вследствие чего слово рамадан часто употребляется в значении мусульманского поста.

В 2011 году Рамадан начнется 1 августа. Пост в лунном месяце Рамадан является одним из пяти Столпов ислама… … Энциклопедия ньюсмейкеров

НАЧАЛО (1970) — «НАЧАЛО», СССР, Ленфильм, 1970, ч/б, 91 мин. Мелодрама. Некрасивая и неудачливая в личной жизни ткачиха становится киноактрисой, гениально сыгравшей Жанну д Арк. Работница Паша (в блистательном исполнении Инны Чуриковой) и великая французская… … Энциклопедия кино

Начало, нелегальное издание — революционный орган, выходивший нелегально в России с марта по май 1878 г. Вышло 4 номера. Начало ставило своей задачей «заниматься преимущественно не теоретической разработкой принципиальных вопросов, а критикой явлений существующего… … Википедия

Начало (нелегальное издание) — Начало, нелегальное издание революционный орган, выходивший нелегально в России с марта по май 1878 г. Вышло 4 номера. Начало ставило своей задачей «заниматься преимущественно не теоретической разработкой принципиальных вопросов, а критикой… … Википедия

Начало конца (Остаться в живых) — Начало конца англ. The Beginning of the End Серия телесериала «Остаться в живых» … Википедия

Начало, с.-петербургская газета — «Начало» ежедневная санкт петербургская газета социал демократическая газета, орган фракции меньшевиков. Выходила в Петербурге с 13 ноября 1905 г.; издатель С. Н. Салтыков, редактор издатель Д. М. Герценштейн. За напечатание первого рабочего… … Википедия

Начало вооруженного конфликта в Приднестровье — В процессе выхода Молдавии из СССР националисты в молдавском руководстве инициировали вытеснение русскоязычного населения из общественно политической жизни, объявили курс на румынизацию страны и возможности ее присоединения к Румынии. В ответ на… … Энциклопедия ньюсмейкеров

Начало «Дороги жизни»: историческая правда России от РВИО

19 ноября 1941 года по льду Ладожского озера на Большую землю из осажденного Ленинграда ушел санный обоз за мукой

Значение знаменитой «Дороги жизни» – единственного стратегического транспортного коридора, соединявшего блокадный Ленинград с Большой землей, – трудно переоценить. В общей сложности за все время работы этой трассы в осажденный город доставили более 2,3 млн тонн грузов и вывезли почти 1,4 млн человек. Основная часть доставки и эвакуации пришлась на водную переправу, которая обеспечивала больший грузооборот. Но свое название «Дорога жизни» получила зимой 1941-1942 годов, когда по льду Ладожского озера удалось наладить доставку продовольствия в голодающий город, где суточные нормы выдачи хлеба упали до исторического минимума: 125 г – по карточке служащего, иждивенца или по детской и 200 г – по рабочей карточке (для тех, кто работал на производстве).

На таких санях 21 ноября 1941 года по «Дороге жизни» в осажденный Ленинград доставили первый груз муки с Большой земли

Источник: tass.ru

Спасительная Ладога

После того, как 8 сентября 1941 года вокруг Ленинграда сомкнулось кольцо блокады, вопрос обеспечения города продовольствием, топливом и энергией стал важнейшим. Было очевидно, что устройство воздушного моста лишь в минимальной степени удовлетворит потребности второго по численности города Советского Союза.

Оставался единственный транспортный коридор — по Ладожскому озеру. Этот путь в предвоенное время практически не использовался, но тем не менее именно он и стал спасительным для Ленинграда и ленинградцев.

Переправка грузов по Ладожскому озеру осенью 1941 года позволила восстановить, а в большинстве пунктов построить заново все необходимые объекты транспортной инфраструктуры: до войны Ладога нечасто использовалась для грузового и пассажирского сообщения с Ленинградом. Но с начала блокады именно она стала единственной дорогой к городу, и пришлось в спешном порядке налаживать железнодорожные и подъездные пути к озеру, чтобы обеспечить возможность перегрузки всего, что приходит с Большой земли. Это сыграло большую роль в организации «Дороги жизни»: к тому моменту, как Ладожское озеро стало замерзать, на ленинградской стороне уже хватало перевалочных грузовых пунктов, с которых продовольствие, топливо и все остальное можно было по железной дороге доставить в Ленинград.

Регулировщица на въезде на ледяную «Дорогу жизни» у деревни Коккорево со стороны осажденного Ленинграда, 1942 год

Источник: waralbum. ru

Навигация на Ладоге еще была в самом разгаре, когда 24 сентября 1941 года на совещании у первого секретаря Ленинградского горкома ВКП(б) Андрея Жданова впервые обсуждали вопрос о том, как наладить доставку в город продовольствия и эвакуацию ленинградцев зимой. Главными докладчиками стали военные моряки – представители Балтийского флота и Ладожской военной флотилии. В своих воспоминаниях начальник ледовой службы Балтфлота Михаил Казанский писал, что в тот день перед участниками совещания на столе лежали 34 листа доклада военных, где на словах и картах объяснялось, как именно можно проложить зимой по ладожскому льду автомобильную дорогу.

Ледовая разведка

Необыкновенно сильные морозы, ударившие в ноябре 1941 года, сыграли в судьбе Ленинграда двоякую роль. С одной стороны, оставшийся на голодном топливном «пайке» город начал стремительно замерзать, что резко повысило смертность: голодные люди плохо сопротивлялись холоду. С другой стороны, ранние холода вызвали и ранний ледостав на Ладоге, что дало возможность проложить «Дорогу жизни» раньше, чем это планировалось.

Уже 12 ноября на тонкий ладожский лед вышли первые разведчики из числа гидрографов Балтийского флота, которые под руководством Михаила Казанского начали исследование скорости и характера намерзания ледяного покрова у южного берега озера, там, где расстояние между ленинградским берегом и Большой землей было наименьшим. А уже на следующий день, 13 ноября, начальник службы тыла Ленинградского фронта генерал-майор Феофан Логунов подписал приказ «Об организации постройки ледяной дороги по водной трассе мыс Осиновец — маяк Кареджи». В этом документе были зафиксированы крайние точки будущей «Дороги жизни»: осиновецкий маяк располагался на ленинградской стороне, а маяк Кареджи — на юго-восточном берегу Ладоги.

Частично провалившийся под лед грузовик на «Дороге жизни»

Источник: livejournal.com

15 ноября 1941 года начался основной этап разведки траектории будущей трассы ледяной дороги: вместе с военными гидрографами ее вели бойцы 88-го отдельного мостостроительного батальона.

В общей сложности 12 групп разведчиков, двигаясь от Осиновца и Коккорево (поселок на юго-западном берегу Ладоги), прошли до восточного берега и убедились, что проложить трассу так, как изначально планировалось, не получится. Несмотря на то, что она изначально должна была пройти в неглубокой части озера, которая промерзает быстрее и сильнее, первоначальный маршрут через расположенный севернее остров Кареджи оказался невозможен: там все еще оставалась открытая вода. Зато южнее, в районе островов Зеленцы, лед оказался уже достаточно крепким, чтобы попробовать пустить по нему хотя бы санный обоз. Пускать машины еще не было возможности: попытка доставить в Ленинград первые полсотни мешков с мукой, предпринятая со стороны поселка Кобона, ставшего отправной точкой будущей «Дороги жизни» с востока, окончился неудачей: в 20 км от берега полуторки наткнулись на огромную полынью и вынуждены были повернуть обратно.

Результаты ледовой разведки доложили в штаб Ленинградского фронта утром 19 ноября. И вскоре командующий фронтом генерал-лейтенант Михаил Хозин издал приказ об организации автотракторной дороги через Ладожское озеро. В тот же день из Коккорево в сторону Кобоны отправился санный обоз в 350 упряжек, который через двое суток вернулся, доставив 63 тонны муки. Это был первый груз, поступивший в Ленинград по «Дороге жизни».

Регулировщик на перекрестке «Дороги жизни» со стороны Большой земли, 1942 год

Источник: waralbum.ru

Полуторки на льду

Столь долгое время путешествия обоза объяснялось тем, что в некоторых местах лед был еще очень тонок. Поэтому такие участки сани преодолевали порожняком, а мешки с мукой возницы переносили на руках. Но голодающий город не мог ждать, и в ночь на 22 ноября (после возвращения санного обоза) в путь отправились 60 полуторок ГАЗ-АА с прицепленными сзади санями. Это были машины 389-го отдельного автомобильного батальона, которым командовал капитан Василий Порчунов. Чтобы снизить риск обнаружения (трасса проходила в полутора десятках километров от немецких позиций), машины двигались с погашенными фарами. В таких условиях практически не было шансов увидеть вешки, расставленные разведчиками вдоль трассы, а ориентироваться можно было только по телефонному кабелю, проложенному вдоль маршрута. Делал это начальник колонны капитан Бирюкович: он лежал на крыле первого автомобиля и всматривался в чернеющий на льду провод. Зато вечером того же дня колонна доставила в Осиновец 70 тонн муки. И «Дорога жизни» начала свою постоянную работу.

Первое время перевозить по ледовому маршруту удавалось небольшие партии грузов. Во-первых, машины шли недогруженными, что давало дополнительный шанс уцелеть, не провалиться под слабый еще лед. Во-вторых, расстояние между ними составляло не меньше 100 метров, да и скорость движения была невелика: как установили привлеченные к работе над прокладкой трассы ученые Ленинградского физико-технического института, на высокой скорости колебания льда, вызванные движением автомобилей друг за другом, входили в резонанс с колебаниями, вызванными подледными волнами, и ледяное поле могло внезапно лопнуть. Чтобы проанализировать это явление, названное изгибно-гравитационной волной, сотрудники института под руководством Петра Кобеко создали специальный прибор «прогибограф», позволивший разработать рекомендации для шоферов. С их учетом, а также за счет постепенно окрепшего льда и отлаженной инфраструктуры, поток грузов по «Дороге жизни» вырос с 16,5 тысячи тонн в ноябре-декабре 1941 года до 118 тысяч тонн в марте 1942-го. Это был наивысший показатель: в апреле лед начал стремительно таять, машины опять начали нагружать меньше, и до 24 апреля, когда трасса была закрыта, перевезли всего 87 тысяч тонн. А из Ленинграда с ноября по апрель удалось эвакуировать 537 тысяч человек. «Дорога жизни» продолжала работать до весны 1943 года: зимой транспорт двигался по льду, летом открывалась навигация по воде. Потом на полную мощность заработала так называемая «Дорога победы», проложенная по освобожденному южному побережью Ладоги, и если бы не она, трудно сказать, какой была бы судьба осажденного Ленинграда – города, жители и защитники которого потрясли весь мир стойкостью и мужеством.

Расчет советской 37-мм автоматической зенитной пушки образца 1939 года (61-К) на Ладожском озере прикрывает «Дорогу жизни»

Источник: waralbum.ru

Обложка: С.С. Бойм. Дорога жизни, Ладога. Источник: pinterest.com

Смотрите также

Враг у ворот: начало блокады Ленинграда

«Пирожные Жданова – это бред». Правда и мифы о блокаде Ленинграда

Музыка жизни. К годовщине Ленинградской симфонии

Орешек, с трудом расколотый русской гвардией

Настоящая история «Авроры»: десять фактов о легендарном крейсере

Взрослая жизнь — начало. В Губкине прошли выпускные балы

26 июня в регионе прошли единые выпускные вечера. Это всегда волнующий момент. Пришла пора прощаться со школой, настало время взрослеть.

Из-за введённых ограничений общие выпускные пришлось отменить, но торжественные вечера прошли в школах.

25 выпускников одиннадцатых классов СОШ №1 принимали в этот вечер поздравления с окончанием школы.

Среди почётных гостей присутствовали временно исполняющий обязанности главы администрации Губкинского городского округа Михаил Лобазнов, начальник управления образования Валентина Таранова, заместитель председателя Совета депутатов округа Анатолий Пирогов.

— Сегодня вы вступаете во взрослую жизнь. Это день радости и грусти одновременно. 11 лет, проведённых в школе, оставляют неизгладимый след в судьбе каждого из нас, — обратился к выпускникам Михаил Лобазнов. — Перед вами стоит один из важнейших моментов в жизни — выбор будущей профессии. Желаю вам, выбрать то направление, в котором вы будете с удовольствием работать, и чтобы это дело стало вашим призванием, — подчеркнул он.

Слова напутствия прозвучали и от директора школы Оксаны Арнаутовой, которая в этот вечер была и в роли мамы выпускника:

— Мои милые девочки, мои озорные мальчишки! У вас яркий, трогательный, волнующий праздник — выпускной вечер. Вы молоды, активны и амбициозны. Желаю вам быть целеустремлёнными, не забывать своих учителей и быть благодарными родителям.

Шесть выпускников школы — претенденты на получение аттестата с отличием и медали «За особые успехи в учёбе». В связи с тем, что пока ещё отсутствуют результаты по всем сданным предметам ЕГЭ, эти награды молодые люди получат позже.

Под аплодисменты родителей, учителей и друзей выпускников Михаил Лобазнов вручил им поздравительный адрес от временно исполняющего обязанности губернатора Белгородской области Вячеслава Гладкова и руководства органов местного самоуправления.

С трепетом и волнением мамы и папы выходили на сцену со своими теперь уже взрослыми детьми.

— Вспоминаю, как я выпускался сам, но сегодняшний день намного волнительнее для меня, — поделился Константин Пирогов, папа одного из выпускников. — Хочется поздравить ребят и пожелать им доброго пути!

Яркий праздник, такой долгожданный, волнующий и немного грустный, состоялся. Вчерашние школьники превратились в юношей и девушек, вступающих во взрослую и не менее интересную жизнь, в мир возможностей и успеха!

Татьяна Милёхина

Фото автора

Читать «Вторая жизнь. Начало (СИ)» — «Djoty» — Страница 1

========== Пролог. ==========

11 февраля 1964 года, вторник.

Изначально операция казалась простой, как грабли: захватить и обезвредить группу преступных магов. Кто ж знал, что эти маги подготовятся к захвату, как Гитлер к «Барбароссе»!

Началось всё два месяца назад с того, что ко мне явился знакомый старший следователь из сквибов, который имел связи с магическим миром, и попросил меня проверить несколько странных случаев смерти среди его подчинённых. Внешне смерти странными не были: один тромб, один инсульт, и один несчастный случай – перебегал дорогу на красный свет и попал прямёхонько под колёса «Урала». Мгновенная смерть и десятки свидетелей, что его никто не гнал, не толкал, и что у грузовика не было возможности избежать столкновения. Собственно, последний случай и навёл дядю Костю на подозрение, что дело нечисто, потому как погибший следователь был человеком на редкость законопослушным: ночью при совершенно пустой дороге он будет ждать зелёного сигнала светофора и ни за что не перейдёт на красный, даже если машин нет на много километров в обе стороны. Его сослуживцы покопали это дело, но не нашли ни намёка на то, для чего ему понадобилось так спешить, и после этого, пока Володю не успели похоронить, дядя Костя пошёл ко мне.

— То есть ты предполагаешь, — я налила ему и себе по чашке чая, — что ему внушили, чтобы он побежал на красный свет?

— Что это убийство, доказательств нет, — следователь мрачно сыпанул себе две ложки сахара, — но нутром чую – нечисто тут. Может, он кому из магов перешёл дорогу, и его империусом стукнули.

— Не мог это быть империус, — я тоже насыпала себе сахара и размешала. – Дежурные маги по городу засекли бы применение непростительного. Но кроме империуса есть ещё до черта заклинаний подчинения и внушения…

Из столешницы вылезла голова черта – два рога, носик пятачком и вредная харя. Помянула чёрта не к месту, называется.

— Звала, подруга?

— Звала, — вздохнула я и кивнула на блюдо с пирожными, которые сама же вчера пекла, — угостись одной штучкой и сгинь.

Он высунул из стола руку с длинными пальцами и когтями на ней, схватил два пирожных и был таков. Дядя Костя подвинул мне блюдце с оставшимися двумя:

— Ешь сама, Елань, — усмехнулся он в усы и невесело признался: — Всё равно кусок в горло не лезет.

Чай мы допили в молчании, затем я взяла необходимые артефакты и волшебную палочку, и дядя Костя отвёз меня на служебном «Москвиче» в морг.

Тело я осмотрела, ознакомилась с результатами вскрытия, после чего приступила к магическому сканированию, и вот тут и полезло интересное. Интуиция матёрого следователя не подвела, Володе действительно внушили бежать через дорогу, подозреваю, он был уверен, что сигнал на светофоре горел зелёный, дорога чистая, а он идёт, а не бежит. Но кроме этого я уловила старые, почти рассеявшиеся следы не сработавшей порчи, и это заставило меня забеспокоиться.

— Тех, кто умер от инфаркта и инсульта, похоронили? – спросила я, протоколируя результаты магического обследования.

— Давно уже, — хмуро кивнул дядя Костя. – Криминала никакого, смерть по естественным причинам.

— Значит, нужна эксгумация!

Эксгумация подтвердила – на обоих умерших была особая порча, которая, если в организме есть болячки, усугубляет их до критического состояния, и наступает смерть от внезапно случившейся или обострившейся болезни. На Володю тоже наложили такую порчу, но он оказался здоров как бык, порче зацепиться оказалось не за что, и она не сработала, после чего и применили внушение, чтобы инсценировать несчастный случай…

Маги расследовали это дело два месяца и в итоге вышли на преступную группировку, состоящую из магов, которые занимались ввозом в СССР из стран Запада запрещённых артефактов весьма разрушительного действия в основном некромантского профиля. Убитые милиционеры при расследовании нескольких уголовных дел случайно раскрыли один из каналов поставок. Они были обычными людьми и заподозрили всего лишь контрабанду редких драгоценностей, но преступники забеспокоились, что про это могут прознать маги, и решили слишком пронырливых следователей убрать.

На взятие преступников послали две группы боевых магов: одна из них перекрывала им пути отступления и выставляла антиаппарационный барьер, вторая, то есть наша шестёрка, брала самих преступников.

То ли наше расследование где-то засветилось, то ли пошла утечка информации – сказать сейчас нельзя, ясно точно одно – нас ждали. Едва мы ворвались в окно дома – деревянного, двухэтажного, ещё послевоенной постройки – мы едва не влетели в «вампира», который, ступи мы ещё шаг, высосал бы всю нашу магию подчистую. Когда я спешно глотнула зелья магического зрения, то увидела, что дом буквально напичкан всевозможными видами магических ловушек, и в это время мимо нас заполыхали заклинания, которые запускали, судя по всему, с чердака. Любомир, специалист по ловушкам, под обстрелом смог расчистить проход, и мы, подхватив раненого Войшу, отступили вглубь дома.

Пока Мила спешно залечивала и перевязывала раны Войши, мы с Любомиром и Гораном обследовали первый этаж и убедились, что он пуст, а преступники засели выше. Оставив Войшу в комнате, мы, накрывшись магическими щитами и держа наготове посохи, проникли на второй этаж. Куча ловушек и никого, а над нашими головами, на чердаке, разворачивался какой-то ритуал…

— По моей команде, — приказал Любомир, — заклинанием каменного кулака проламываем пол чердака. Раз, два, три…

В потолок одновременно ударило пять кулаков, доски не выдержали, проломились, и с чердака на нас посыпался разный бытовой мусор, вроде поломанной мебели и старых тряпок, а также к нам свалилось пять магов. Пять, а их, по имеющейся у нас информации, должно быть семь.

Оглушающее заклинание, паралич, для гарантии огреть по голове посохом, и через несколько мгновений пятеро преступников, так и не успевшие оклематься после падения с трёхметровой высоты, оказались неподвижными тушками. И вот тогда нас накрыло пламя.

— Идиоты, — вскричал Любомир, накрывая нас огнеупорным щитом. – Огонь в деревянном доме! Да они себя сожгут!

Стены и пол уже полыхали, дым разъедал глаза и проникал в лёгкие.

— Вниз, — скомандовала я. – Забираем Войшу и уходим.

Сверху не видимый нами преступник снова послал заклинание огня, на этот раз в проход на лестницу, перекрывая нам дорогу. Мы наугад пальнули огоньком вверх и получили свой же огонь назад.

— Сволочи, — пробормотал Горан, — зеркалку выставили.

— Накрывайтесь огнеупорными щитами и уходите, — приказала я, доставая из кобуры на поясе трофейный Вальтер. – Я прикрою.

— Елань, — неуверенно начала Мила. Я зло зыркнула на неё:

— Выполнять! – и, сняв пистолет с предохранителя, выстрелила в потолок туда, где, по моим расчётам, стоял хотя бы один из магов. Зеркаленье заклинаний на пули не действует, и мой учитель, волхв Андрей, прошедший обе мировые войны, всегда любил повторять: «На магию рассчитывай, а Вальтер не забывай».

Стон дал нам понять, что кого-то из них я зацепила, воспользовавшись этим, Горан схватил Милу за локоть и потащил её сквозь пламя на лестнице вниз. Наверху в проломе сквозь дым показался силуэт. Я выстрелила, промахнулась, зато преступник отшатнулся, и это дало возможность уйти Дану. Дым раздирал горло, глаза слезились, кожу жгло, заклинание фильтра и огнеупорный щит помогали плохо. Сверху снова прилетел огонь, я перекатилась, столкнула вниз Любомира, а в следующую минуту обрушившаяся стена завалила лестницу пылающими брёвнами. Значит, вниз мне только через окно.

В меня ударила молния, я машинально закрылась щитом, поймала в прицел человеческую фигуру и выстрелила. Тело мешком рухнуло вниз. Не уверенная, что оно мертво, сделала контрольный в голову, после чего выбила дверь в соседнюю комнату, перепрыгнула ловушку-липучку и перевела дыхание – здесь дыма было меньше. Обновила заклинание фильтра, прислушалась. Сверху кто-то ходил, скрипя половицами. Выстрелила на звук, явно промахнулась.

Новой жизни начало — Город. Новости Салехард, ЯНАО.

«Когда уйдём со школьного двора…» – традиционным вальсом начались в школах Салехарда праздничные мероприятия, посвящённые Последнему звонку.

Праздник пришёл, а радости нет

В красочно украшенных залах школ 24 мая собрались гости, родители, педагоги, дети и, конечно же, главные виновники торжества – 256 выпускников 11-х классов. Кажется, совсем недавно эти юноши и девушки были малышами, которые с огромными букетами впервые переступили порог школы, и вот остались позади одиннадцать лет учёбы. Выпускница второй школы Наталья Булашова призналась, что долго ждала этого события, но теперь, когда оно наступило, праздник совсем не ощущается:

– Такое чувство, что ничего не закончилось, продолжается наша привычная жизнь, и завтра, как обычно, мы проснёмся утром, пойдём в свою школу, опоз-даем на уроки… Очень хочется, чтобы мы продолжали учиться, чтобы не расставались с одноклассниками, учителями – они у нас самые лучшие! Но при этом хочется, чтобы все сдали ЕГЭ и получили аттестаты.

По словам учителя английского языка школы №2 и классного руководителя 11а Ирины Антроповой, день Последнего звонка – особенный и волнительный, его очень ждут, но всё-таки он приходит неожиданно, наверное, поэтому все немножко растеряны… Через какое-то время останутся только самые хорошие воспоминания о прошедших школьных годах, но пока ей очень трудно представить, что 1 сентября она придёт в школу, а её ребят там не будет:

– Класс замечательный, дружный, активный. Мы четыре года подряд были «Лучшим классом года» в школе. У нас есть победители и призёры олимпиад, в нашем классе учится лучший ученик года Иван Соколов. У нас было много побед и достижений за это время, поэтому будет что вспомнить.

ЕГЭ как трамплин

Приветствуя выпускников, директор школы №2 Елена Сивицкая отметила:

– Каким долгим был путь к этому дню и к этому моменту! Как часто родители после очередной проделки своего ребёнка думали, поскорее бы закончилась эта школа. Как часто учителя, устав сеять доброе и вечное в не всегда благодарную почву, считали, сколько же ещё осталось до выпуска. Как часто сегодняшние выпускники, удирая с контрольной работы, зависая в школьном коридоре или столовой, мечтали не ходить на уроки. И вот этот долгожданный миг настал. Почему же тогда мамы запаслись платками, и их руки дрожат, почему не хватает воздуха учителям, а на щеках выпускниц блестят слёзы? Потому что наступает момент, когда главными становятся слова «никогда» и «в последний раз», и этот праздник последний в вашей школьной жизни.

Заместитель главы администрации города Оксана Терешкова понимает, как волнительно и немного страшно выпускникам. Но заверила их, что ЕГЭ – это вовсе не финиш, а трамплин, с которого они должны взмыть так высоко, чтобы педагоги могли гордиться результатами своего труда, родители – своими детьми, а выпускники – самими собой.

Традиционно поздравить выпускников пришли первоклассники, которые получили от старших товарищей напутствия, пожелания и подарки. Добрые слова прозвучали от первых учителей. Так, учитель начальных классов третьей школы Начия Гизатуллина сказала:

– Последний звонок – очень волнующее событие, потому что это воспоминание о своих школьных годах и товарищах. Каждый учитель, глядя на повзрослевших детей, испытывает радость от того, что его когда-то маленькие первоклашки стали такими красивыми, умными и достойными людьми, которые готовы к непростой жизни.

Выбор правильной профессии

Главный инженер муниципального предприятия «Салехардэнерго» Александр Пизняк уверен, что многие одиннадцатиклассники уже задумывались о выборе будущей профессии:

– Сегодня Россия стремится вернуть былую мощь промышленной развитой державы. Поэтому ей нужны строители, инженеры, энергетики. Выбирая востребованную профессию, вы будете не только причастны к важнейшим событиям в стране, но и иметь хорошую заработную плату, которая позволит вам достойно жить.

Как родитель, он добавил, что мамы и отцы испытывают сегодня такие же сильные эмоции, как их дети. Ведь и для них это определённый шаг в жизни: они вместе с сыновьями и дочерьми прошли каждый учебный год и сумели довести их до окончания школы.

Директор шестой школы Светлана Кучеренко отметила, что уже завтра сегодняшние школьники вступят во взрослую самостоятельную жизнь, и перед ними откроется множество дорог, а какие это будут дороги – прямые или извилистые, тернистые или усыпанные цветами, зависит только от них, и немного от удачи.

Депутат Городской Думы Салехарда Денис Теленков подчеркнул, что впереди у выпускников новый этап жизни, этап новых свершений и новых открытий, этап новых друзей. Он пожелал родителям терпения и мудрости, а виновникам торжества – успехов, удачи и ни пуха ни пера на предстоящих экзаменах, на что они хором ответили: «К чёрту!».

Первая серьёзная проверка

Зачитывая приказы о допуске учеников к государственной итоговой аттестации, руководители образовательных учреждений замечали, что кому-то будет просто пройти через такое испытание, как Единый государственный экзамен, а кому-то понадобятся удача, везение и «счастливый билет». Директора уверены, что по итогам выпускных экзаменов некоторые ученики будут удостоены медалей за особые успехи в учёбе. Напомним, в прошлом году в окружной столице было тринадцать медалистов. Ожидается, что в этом году их будет девять.

По словам директора городского департамента образования Галины Даниляк, праздник Последнего звонка подводит итоги работы и становится своеобразным финишем перед государственной итоговой аттестацией – первой серьёзной проверкой в жизни:

– Мы волнуемся за каждого выпускника. Нам хочется, чтобы они правильно выбрали свой жизненный путь и были счастливы. Отправной точкой будущих достижений, несомненно, станут те результаты, которых удалось достичь в школьные годы – это ваш личный капитал, – отметила Галина Даниляк.

Глава ведомства подчеркнула, что городу есть кем гордиться. В числе учеников, добившихся высоких результатов, – выпускник первой гимназии Дмитрий Турсунов, который на Всероссийской олимпиаде школьников занял призовые места по двум предметам.

В добрый путь!

Но сколько бы тёплых и трогательных слов ни звучало на празднике, они не могли остановить время. С каждой минутой приближался самый главный, грустный и волнительный момент – последний звонок. На этот раз его трель не была такой заливистой и весёлой, как когда-то на линейке в первом классе. Она печально сообщала, что школьные чудесные годы прошли безвозвратно, их не вернуть, но никто и никогда не сможет забыть это замечательное время, свою родную школу и учителей… В добрый путь, вчерашние школьники, сегодняшние выпускники, будущие молодые специалисты!

Жизнь начало, а смерть продолжение,Бесконечной дороги в ночь,Отразится лишь тень, в поколениях,Тех людей, что уходят прочь.

Истоки жизни на Земле

Происхождение жизни — одна из величайших загадок Вселенной. Чтобы определить происхождения жизни ученые исследуют проблему в нескольких различные пути. Некоторые ученые изучают жизнь на нашей планете. Некоторые ученые ищут жизнь или ископаемую жизнь на других планетах или луны в нашей солнечной системе. И другие ученые пытаются обнаружить жизни в других солнечных системах, либо путем измерения воздействия жизни на атмосферы далеких планет или путем измерения искусственного излучения, например радиосигналы, которые могут быть произведены развитой жизнью.

На данный момент наиболее плодотворным подходом было изучение жизни на нашей планете. Однако даже на нашем заднем дворе трудно определить жизненный путь. происхождение, потому что это началось по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад. Мы знаем что жизнь началась как минимум 3,5 миллиарда лет назад, потому что это возраст древнейших пород с ископаемыми свидетельствами жизни на Земле. Эти горные породы встречаются редко, потому что последующие геологические процессы изменили форму поверхность нашей планеты, часто разрушая старые породы, создавая новые. Тем не менее, в Африке можно найти скалы возрастом 3,5 миллиарда лет с окаменелостями. и Австралия. Обычно они представляют собой смесь застывших вулканических лав. и осадочные кремни. Окаменелости встречаются в осадочных кремнях.

Выше) возраст 3,5 миллиарда лет лава. Вверху справа) осадочные кремни возрастом 3,5 миллиарда лет.

Химические следы жизни также были обнаружены в немного более старых породах. В Гренландии, обнаружена серия древних метаморфизованных отложений. Анализирует указывают на то, что отложения образовались около 3,8 миллиарда лет назад. Они также выявили сигнатуры изотопов углерода, которые, по-видимому, были произведены организмами, которые жили, когда осаждались отложения.

Во всех случаях, В нашей жизни должна быть вода. Это общее правило верно на Земле и считается верным в других частях Солнечной системы. В настоящее время ищут жизнь на Марсе, где, возможно, когда-то текла вода. на поверхности и Европе, где может существовать подземное море воды под его ледяная поверхность.

Если проанализировать генетическая информация в различных современных организмах, живущих на Земле, можно начать группировать и разделять организмы на основе их общих (или разнородные) свойства. Этот тип анализа интуитивно понятен в некоторых случаях. уровни. Например, большинство людей узнают, что мул олень и белый Хвостовые олени более близки, чем олени-мулы и медведи гризли. Следовательно, на дереве жизни олень-мул выглядел бы ближе к белому. хвост оленя, чем медведя гризли. Этот же процесс можно применить к всех организмов и привел к трем большим сферам жизни: бактериям, архее, и Эукария. Люди, как и другие сложные млекопитающие, являются частью группа Eukarya. Если проследить генетическую информацию в организмах во всех трех группах, похоже, у них есть общий предок или, по крайней мере, предки, имеющие общий набор черт.В любом случае кажется ранние формы жизни на древе жизни были теплолюбивыми или гипертермофильными организм, что означает, что они жили в системах, состоящих из горячей воды.

Вверху) Примеры современных термофильные организмы.

Горячая вода системы называются гидротермальными системами. Их можно найти в областях вулканической активности, когда горячая расплавленная порода под поверхностью нагревает грунтовые воды. Гидротермальные системы производят горячие источники и гейзеры на поверхности. Хорошие примеры включают Йеллоустон в США и Роторуа в Нью-Йорке. Зеландия.

Вверху) Горячие источники Йеллоустона

Недавно, Кринг и его коллеги исследовали гидротермальные системы. Энергия, выделяемая при ударе, равна настолько велика, что может легко нагреть воду и заставить ее циркулировать земная кора.Примеры систем, вызванных ударами, были найден в нескольких ударных кратерах по всему миру. И хотя никто из них действуют сегодня, вероятно, они производили горячие источники и гейзеры. подобны тем, которые вызваны магматической активностью под поверхностью Земля.

Ранний период на Земле В истории вулканизма и кратерообразования были очень распространенными процессами. Таким образом, оба могли обеспечить среду, необходимую для преобразования разнородных химические соединения в живые организмы и, возможно, обеспечили подходящие среда обитания для развития этой жизни.

Был происхождение жизни связано с лунным катаклизмом?

Этот веб-сайт основан на информации, первоначально созданной для серии материалов по центрам космических снимков NASA / UA.
Концепция и содержание Дэвида А. Кринга.
Дизайн, графика и изображения Джейка Бейли и Дэвид А. Кринг.
Для любого использования информации и изображений требуется разрешение Центра космических снимков и / или Дэвида А.Кринг (сейчас в ФИАН).

7 теорий происхождения жизни

Введение

(Изображение предоставлено NASA / JPL)

Жизнь на Земле зародилась более 3 миллиардов лет назад, со временем превратившись из самых простых микробов в поразительно сложное множество. Но как первые организмы в единственном известном жилище во Вселенной развились из изначального супа?

По одной из версий, начало было «шокирующим». Другая идея совершенно пугает.И одна теория не из этого мира!

Внутри вы узнаете, насколько все это загадочно, поскольку мы раскроем различные научные теории происхождения жизни на Земле.

Это началось с электрической искры.

(Изображение предоставлено: stock.

xchng)

Молния могла дать искру, необходимую для зарождения жизни.

Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, наполненной водой, метаном, аммиаком и водородом, как было показано в знаменитом эксперименте Миллера-Юри, опубликованном в 1953 году, предполагающем, что молния могла помочь создать ключевые строительные блоки жизни. на Земле в ее первые дни.За миллионы лет могли образоваться более крупные и сложные молекулы. Хотя исследования с тех пор показали, что ранняя атмосфера Земли на самом деле была бедна водородом, ученые предположили, что вулканические облака в ранней атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями.

Или простая глина могла дать начало жизни? Читай дальше что бы узнать.

Молекулы жизни встретились на глине

(Изображение предоставлено: Химия)

Согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кернс-Смитом из Университета Глазго в Шотландии, первые молекулы жизни могли встретиться на глине. Эти поверхности могли не только концентрировать эти органические соединения вместе, но и помогать организовывать их в паттерны, как это делают наши гены сейчас.

Основная роль ДНК — хранить информацию о том, как должны быть расположены другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК — это, по сути, инструкции о том, как аминокислоты должны располагаться в белках. Кэрнс-Смит предполагает, что минеральные кристаллы в глине могли организовывать органические молекулы в организованные структуры. Через некоторое время эту работу взяли на себя органические молекулы и организовались сами.

А может, жизнь началась на дне моря. Продолжайте узнавать, как это сделать.

Жизнь зародилась в глубоководных жерлах

(Изображение предоставлено MARUM)

Теория глубоководных жерл предполагает, что жизнь могла зародиться в подводных гидротермальных жерлах, извергающих ключевые молекулы, богатые водородом. Их скалистые укромные уголки могли тогда сконцентрировать эти молекулы вместе и предоставить минеральные катализаторы для критических реакций. Даже сейчас эти жерла, богатые химической и тепловой энергией, поддерживают жизнеспособные экосистемы.

Следующая идея — пугающая мысль. Читай дальше!

У жизни было холодное начало

(Изображение предоставлено Эриком Ригно, NASA JPL)

Лед мог покрыть океаны 3 миллиарда лет назад, поскольку солнце было примерно на треть менее ярким, чем сейчас, говорят ученые. Этот слой льда, возможно, толщиной в сотни футов, мог защитить хрупкие органические соединения в воде внизу от ультрафиолета и разрушения от космических ударов. Холод, возможно, также помог этим молекулам выжить дольше, позволяя происходить ключевым реакциям.[По теме: Состав жизни]

Понимание происхождения жизни может включать разгадку тайны образования ДНК, как мы объясним далее.

Ответ заключается в понимании образования ДНК.

(Изображение предоставлено: © Yunxiang987 | Dreamstime.com)

В настоящее время ДНК нужны белки для образования, а белкам требуется ДНК для формирования, так как же они могли образоваться друг без друга? Ответом может быть РНК, которая может хранить информацию, такую как ДНК, служить ферментом, подобным белкам, и помогать создавать как ДНК, так и белки. Позже ДНК и белки пришли на смену этому «миру РНК», потому что они более эффективны.

РНК все еще существует и выполняет несколько функций в организмах, в том числе действует как переключатель для некоторых генов. Остается вопрос, как вообще сюда попала РНК. И хотя некоторые ученые считают, что молекула могла спонтанно возникнуть на Земле, другие считают, что это было очень маловероятно. Были предложены и другие нуклеиновые кислоты, кроме РНК, такие как более эзотерические ПНК или ТНК.

Исследование, проведенное в 2015 году, предполагает, что недостающее звено в этой загадке РНК могло быть найдено.

У нас есть две последние идеи, которые мы хотим вам предложить. . .

У жизни было простое начало

Вместо того, чтобы развиваться из сложных молекул, таких как РНК, жизнь могла начаться с более мелких молекул, взаимодействующих друг с другом в циклах реакций. Они могли содержаться в простых капсулах, подобных клеточным мембранам, и со временем могли развиться более сложные молекулы, которые выполняли эти реакции лучше, чем более мелкие, сценарии, получившие название моделей «сначала метаболизм», а не «сначала ген». модель гипотезы «мира РНК».

Последняя теория действительно вне этого мира . Посмотрите следующий слайд.

Жизнь была принесена сюда из другого места в космосе

(Изображение предоставлено: © Марк Расмуссен | Dreamstime.com)

Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле, а была принесена сюда из другого места в космосе, понятие, известное как панспермия . Например, горные породы регулярно выбрасываются с Марса космическими ударами, и на Земле было обнаружено несколько марсианских метеоритов, которые, как спорно предполагали некоторые исследователи, принесли сюда микробы, потенциально сделав всех нас марсианами изначально.Другие ученые даже предположили, что жизнь могла путешествовать автостопом на кометах из других звездных систем. Однако, даже если бы эта концепция была верной, вопрос о том, как жизнь зародилась на Земле, тогда изменился бы только на то, как жизнь зародилась в другом месте в космосе.

О, и если вы думали, что все это было загадочным, подумайте вот о чем: ученые признают, что у них даже нет хорошего определения жизни!

Как древний катаклизм мог дать толчок развитию жизни на Земле | Наука

Микробные маты, называемые строматолитами, возникли в самом начале истории жизни и до сих пор существуют в Шарк-Бей в Австралии.

ФРАНС ЛАНТИНГ / НАЦИОНАЛЬНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Автор Роберт Ф. Сервис 10 января 2019 г., 11:00

АТЛАНТА— Катаклизм мог дать толчок развитию жизни на Земле. Новый сценарий предполагает, что около 4,47 миллиарда лет назад — всего лишь 60 миллионов лет после формирования Земли и 40 миллионов лет после образования Луны — объект размером с Луну ударил Землю и взорвался, превратившись в вращающееся облако расплавленного железа и другого мусора.

Последовавший за этим металлический град, вероятно, длился годы, если не столетия, отрывая атомы кислорода от молекул воды и оставляя водород. Затем кислород мог свободно связываться с железом, создавая огромные отложения оксида железа цвета ржавчины на поверхности нашей планеты. Водород сформировал плотную атмосферу, которая, вероятно, просуществовала 200 миллионов лет, так как он очень медленно рассеивался в космосе.

После того, как все остыло, под покровом водорода начали формироваться простые органические молекулы.Некоторые ученые считают, что эти молекулы в конечном итоге соединились, чтобы сформировать РНК, молекулярного игрока, который долгое время считался необходимым для зарождения жизни. Короче говоря, почва для возникновения жизни была заложена почти сразу же после рождения нашей планеты.

Этот сценарий привлек внимание участников конференции в октябре 2018 года здесь, где геологи, планетологи, химики и биологи сравнили заметки о последних размышлениях о том, как зародилась жизнь. От предполагаемого катаклизма не осталось ни камней, ни других прямых доказательств.По словам Стивена Беннера, исследователя происхождения жизни из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, штат Флорида, который организовал семинар «Происхождение жизни», его главная роль предполагается потому, что он решит множество загадок.

Дождь с металлическими покрытиями является причиной распределения металлов по поверхности нашей планеты сегодня. Атмосфера водорода способствовала появлению простых органических молекул, которые позже образовали более сложные молекулы, такие как РНК. А планетарный крах отодвигает вероятную дату рождения РНК и, возможно, появления жизни на сотни миллионов лет, что лучше согласуется с недавними геологическими данными, предполагающими раннее появление жизни.

Фора

Множество доказательств из химии, биологии и геологии помогают объяснить, как могла возникнуть РНК, что привело к появлению первой жизни неожиданно вскоре после образования Земли.

4.54.6 bya4.44.34.24.14.03.93.83.73.63.4 3.54.568 миллиардов лет назад (bya) 4.53 bya4.51 byaRNA4.47 bya4.46 bya4.35 bya4.1 bya3.8 bya3.43 bya Гуанин-аденин-цитозинУрацилРибозофосфат3OONOOPOOPOOHOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOHOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOP O – O – OOOOOOOHOHOHOHOHOONNNNNNHNHNNNN4.54.64.4 Формы солнечной системы.Формы Земли. Формы Луны. Предлагаемое воздействие планетезимальных форм, «восстанавливающих» атмосферу. Земля охлаждается достаточно, чтобы иметь и сушу, и воду.

Примерное время образования РНК. Цирконовые материалы показывают намек на жизнь в соотношении изотопов углерода. Предлагаемый конец поздней тяжелой бомбардировки. Окаменелости, приписываемые микроорганизмам.

N. DESAI / НАУКА

Сценарий удара объединяет новые результаты лабораторных экспериментов, предполагающие, что химические вещества, появившиеся на ранней Земле, могли сделать ключевые шаги на пути к жизни — шаги, которые долгое время сбивали с толку исследователей.Многие в этой области видят последовательное повествование, описывающее, как и когда зародилась жизнь и начала формироваться. «Пятнадцать лет назад у нас было лишь несколько смутных представлений» о том, как могла возникнуть жизнь, — говорит Андрей Луптак, химик из Калифорнийского университета в Ирвине, присутствовавший на встрече. «Теперь мы видим, что все больше и больше частей соединяются вместе».

Дело не решено, говорят Луптак и другие. Например, исследователи до сих пор расходятся во мнениях относительно того, какой химический путь, вероятнее всего, привел к возникновению РНК, и как эта РНК объединяется с белками и жирами, чтобы сформировать самые ранние клетки.Тем не менее, Беннер говорит: «Поле находится на новом месте. Нет никаких сомнений».

Мир РНК

Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, вероятно, возникла из «мира РНК», соглашаются многие исследователи. В современных клетках ДНК, РНК и белки играют жизненно важную роль. ДНК хранит наследуемую информацию, РНК переправляет ее внутри клеток, а белки служат химическими рабочими лошадками. Для производства каждой из этих биомолекул необходимы две другие. Однако идея о том, что все три сложные молекулы возникли одновременно, кажется неправдоподобной.

С 1960-х годов ведущая школа мысли считала, что РНК возникла первой, а ДНК и белки возникли позже. Это потому, что РНК может одновременно служить генетическим кодом и катализировать химические реакции. В современных клетках нити РНК по-прежнему работают вместе с белками, лежащими в основе многих важнейших клеточных машин.

В последние годы химики набросали реакции, которые могли бы дать важные строительные блоки для РНК и других соединений. В 2011 году, например, Беннер и его коллеги показали, как борсодержащие минералы могли катализировать реакции таких химических веществ, как формальдегид и гликолевый альдегид, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, с образованием сахарной рибозы, важного компонента РНК.Другие исследователи выяснили, как рибоза могла реагировать с другими соединениями, давая начало отдельным буквам РНК или нуклеозидам.

Но критики, такие как Роберт Шапиро, биохимик из Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке, который умер в 2011 году, часто указывали, что когда исследователи производили один или другой химический компонент пре-РНК, они делали это в контролируемых условиях, добавляя очищенные реагенты в как раз правильная последовательность. Как все эти шаги могли произойти в хаотической среде ранней Земли, в лучшем случае неясно.«На ум приходит аналогия с гольфистом, который, сыграв мячом для гольфа на 18-луночном поле, затем предположил, что мяч также может сам играть вокруг поля в его отсутствие», — писал Шапиро в 2007 году в журнале Scientific. Американский . Он предпочитал взгляд на происхождение жизни «прежде всего метаболизм», согласно которому маленькие энергичные молекулы, заключенные внутри липидоподобных мембран или других компартментов, устанавливают химические циклы, напоминающие метаболизм, которые трансформируются в более сложные сети. Между тем другие исследователи утверждали, что простые белки были более вероятным двигателем ранней жизни, потому что их аминокислотные строительные блоки намного проще, чем нуклеотиды в РНК.

Аргументы иногда были горячими. На встрече 2008 года, посвященной происхождению жизни в Вентуре, Калифорния, Шапиро и Джон Сазерленд, химик из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве, закричали друг на друга. «Боб очень критически относился к опубликованным маршрутам к молекулам пребиотиков», — говорит Сазерленд. Если химия не была железной, «он чувствовал, что она потерпела неудачу».

Я думаю, мы возвращаемся к тому, как зародилась жизнь миллиарды лет назад.
Ада Йонат, Научный институт Вейцмана

Сегодня Беннер говорит: «Количество криков уменьшилось.«Постоянный поток новых данных подтвердил сценарии того, как могла возникнуть РНК. Например, хотя Беннер и его коллеги ранее показали, как могла образоваться рибоза, они не могли объяснить, как некоторые из ее ингредиентов, а именно, высокореактивный маленький молекулы формальдегида, гликолевого альдегида и глицеральдегида — могли выжить. Геохимики давно думали, что реакции, вызванные молнией и ультрафиолетовым (УФ) светом, могли произвести такие соединения. Однако Беннер говорит: «Нет никакого способа создать резервуар» этих соединений. соединения.Они могут реагировать друг с другом, превращаясь в гудроноподобный комок.

У Беннера теперь есть возможное решение, которое основано на недавней работе, предполагающей, что на ранней Земле был цикл «влажный-сухой». На основе данных крошечных, почти нерушимых минеральных кристаллов, называемых цирконом, исследователи полагают, что небольшая часть суши иногда залита дождем. В еще не опубликованном исследовании он и его коллеги из США и Японии обнаружили, что диоксид серы, который извергался бы из вулканов на ранней Земле, реагирует с формальдегидом с образованием соединения, называемого гидроксиметансульфонатом (HMS).По словам Беннера, в засушливые времена HMS накапливалась на суше «метрическими тоннами». Обратная реакция протекала бы медленнее, регенерируя формальдегид. Затем, когда пошли дожди, он мог бы непрерывной струйкой смыть лужи и озера, где он мог бы вступить в реакцию с образованием других небольших органических молекул, необходимых для построения РНК. По словам Беннера, аналогичные процессы также могли обеспечить стабильное поступление гликолевого и глицеральдегида.

Сахарная рибоза — это всего лишь одна часть РНК.Молекула также связывает вместе четыре кольцевых основания, которые составляют буквы генетического кода: цитозин (C), урацил (U), аденин (A) и гуанин (G). Для их изготовления требуется запас богатых электронами соединений азота, и определение вероятного источника для них долгое время ставило под сомнение исследователей происхождения жизни. Но другие недавние достижения в химии пребиотиков, предполагающие наличие этих соединений, определили набор реакций, которые могли вызвать все четыре генетических буквы РНК одновременно и в одном месте.В 2009 году, например, Сазерленд и его коллеги сообщили о вероятной пребиотической реакции образования C и U, химически связанных букв, известных как пиримидины. Затем, в 2016 году, группа под руководством химика Томаса Карелла из Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене, Германия, сообщила, что придумала правдоподобный способ получения A и G, известных как пурины. Проблема заключалась в том, что пути Сазерленда и Карелла к пиримидинам и пуринам требовали различных условий реакции, что затрудняло представление о том, как они могли происходить бок о бок.

На семинаре Карелл сообщил о возможном решении. Он и его коллеги обнаружили, что простые соединения, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, могли реагировать в несколько стадий с образованием пиримидинов. Никель и другие обычные металлы запускают последний шаг в последовательности, унося электроны из промежуточных соединений, заставляя их реагировать друг с другом. Оказывается, получение электронов позволяет металлам выполнять заключительный этап синтеза пуринов. Более того, эти шаги могут произвести все четыре нуклеозида в одном горшке, тем самым предлагая первое правдоподобное объяснение того, как все четыре буквы РНК могли возникнуть вместе.

Беннер называет решение компании Carell очень умным. Но не все согласны. Сазерленд отмечает, что эти реакции неэффективны; любые нуклеозиды, которые они производят, могут распадаться быстрее, чем они могут накапливаться. Чтобы решить эту проблему, другие утверждают, что более стабильные РНК-подобные соединения, а не сама РНК, могли появиться первыми и помочь сформировать первую химическую систему, которая могла воспроизводить себя. Позже эти имитаторы РНК могли уступить место более эффективным современным биомолекулам, таким как РНК.

Некоторые из старейших минеральных фрагментов Земли, называемые цирконами, недавно были извлечены из горных пород в австралийских холмах Джек-Хиллз. Они содержат химические включения, которые предполагают, что ранняя Земля была достаточно прохладной, чтобы иметь жидкую воду.

НАСА / MCT / MCT ЧЕРЕЗ ПОЛУЧИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Какой бы путь ни пошли письма РНК, другие исследователи недавно выяснили, как минералы, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, могли добавлять фосфатные группы к нуклеозидам РНК, что является важным шагом на пути к объединению их в длинные цепочки РНК, которые затем могли бы действовать как катализаторы и рудиментарные генетический код.И многие эксперименты подтвердили, что как только цепи РНК начинают расти, они могут обмениваться буквами РНК и даже целыми участками с другими цепями, создавая сложность, вариативность и новые химические функции. На встрече, например, Найлс Леман, химик из Портлендского государственного университета в Орегоне, описал эксперименты, в которых пары цепочек РНК длиной 16 букв, известных как 16-меры, перегруппировывались с образованием 28-меров и 4-меров. «Вот как мы можем перейти от коротких вещей, которые могут быть получены пребиотически, к более сложным молекулам», — сказал Леман.Позже он язвительно заметил: «Если вы дадите мне 8-меры, я дам вам жизнь».

Этот процесс может помочь объяснить, как возникли более сложные молекулы РНК, в том числе те, которые могут стимулировать синтез простых белков. На встрече в Атланте химик Ада Йонат представил одну из таких прототипных РНК, образующих белок. Йонат из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль, получил Нобелевскую премию по химии 2009 года за разработку атомной структуры рибосомы, сложной молекулярной машины внутри сегодняшних клеток, которая переводит генетический код в белки.Первоначальная структура Йоната была рибосомой бактерии. С тех пор она и ее коллеги вместе с другими группами нанесли на карту рибосомы многих других видов. Современные рибосомы — это чудовища, состоящие из десятков белков и компонентов РНК. Но в своей основе все рибосомы имеют извилистую цепочку РНК с узкой щелью, через которую появляются почкующиеся белки. Структура практически идентична у всех видов и не изменилась после миллиардов лет эволюции.

Ее группа теперь синтезировала то ядро рибосомы, которое она называет проторибосомой.На встрече она сообщила, что проторибосома ее команды может сшивать пары аминокислот, строительных блоков белков. «Я думаю, мы возвращаемся к тому, как жизнь началась миллиарды лет назад», — говорит Йонат.

Все это еще далеко до демонстрации появления жизни в пробирке. Тем не менее Клеменс Рихерт, химик из Института органической химии Штутгартского университета в Германии, говорит, что недавний прогресс обнадеживает. «Мы находим реакции, которые работают», — говорит он.«Но есть еще пробелы, чтобы перейти от элементов к функциональным биомолекулам».

Загадки Земли

Одним из основных пробелов является определение источника энергичных азотсодержащих молекул, необходимых для создания оснований РНК. Молния и ультрафиолетовый свет, воздействующие на соединения в атмосфере, возможно, сделали их достаточно, говорит Джек Шостак, эксперт по происхождению жизни из Гарвардского университета. На встрече Стивен Мойзсис, геолог из Университета Колорадо в Боулдере, утверждал, что удар размером с Луну является более вероятной искрой.

Мойзсис не намеревался разбираться с происхождением жизни. Скорее, он и его коллеги искали способы разобраться в геологической загадке десятилетней давности: удивительном изобилии платины и родственных металлов в земной коре. На стандартной картине образования Земли их просто не должно быть. Насильственная сборка планеты из более мелких тел 4,53 миллиарда лет назад превратила бы ее в кипящее море магмы на миллионы лет. Плотные элементы, такие как железо, золото, платина и палладий, должны были опуститься в ядро планеты, тогда как кремний и другие легкие элементы плавали ближе к поверхности.Тем не менее, как свидетельствуют товары в любом ювелирном магазине, этих металлов остается в изобилии у поверхности планеты. «Драгоценных металлов в земной коре в тысячи раз больше, чем следовало бы», — говорит Мойзсис.

Этот минерал циркона возрастом 4,1 миллиарда лет (рентгеновское изображение) содержит изотопы углерода, свидетельствующие о жизни.

Кристалл Ши

Давнее объяснение заключалось в том, что после того, как Земля остыла достаточно, чтобы сформировать кору, дополнительные металлы прибыли в виде града метеоров.Основываясь на возрасте лунных камней, принесенных астронавтами Аполлона, геологи подозревали, что это нападение было особенно интенсивным от 3,8 до 4,1 миллиарда лет назад, период, который они называют поздней тяжелой бомбардировкой (LHB).

Но у этого сценария есть проблемы, говорит Беннер. Во-первых, ископаемые остатки сложных микробных матов, называемых строматолитами, обнаруживаются в породах всего на несколько сотен миллионов лет моложе гипотетической бомбардировки. Это узкое окно, в котором можно перейти от нулевых органических молекул к полноценной клеточной жизни.

Цирконы — эти крошечные прочные кристаллы — также представляют проблему, — говорит Элизабет Белл, геолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Цирконы достаточно выносливы, чтобы оставаться нетронутыми, даже когда камни, в которых они изначально были размещены, плавились во время езды на велосипеде внутрь планеты и обратно.

В 2015 году Белл и ее коллеги сообщили в Proceedings of the National Academy of Sciences , что цирконы, датированные 4,1 миллиарда лет назад, содержат частицы графитового углерода с реалистичной комбинацией изотопов углерода — более легкие изотопы углерода смещены в сторону более тяжелого изотопа. .Белл допускает, что эту смесь изотопов может объяснить пока еще неизвестный небиологический процесс, но, по ее словам, это говорит о том, что жизнь уже была широко распространена 4,1 миллиарда лет назад, до конца LHB. Другие недавние данные о цирконе, в том числе образцы, датируемые 4,32 миллиарда лет назад, намекают на то, что на очень ранней Земле была и жидкая вода, и суша, предполагая, что она была более благоприятной для жизни, чем первоначально предполагалось. «Мы отодвигаем все дальше и дальше то время, когда жизнь могла возникнуть на Земле», — говорит Белл.

Встречный курс

Мойзсис утверждает, что катаклизм размером с Луну 4,47 миллиарда лет назад мог объяснить как покрытие Земли из драгоценных металлов, так и раннее начало жизни. В декабре 2017 года он и двое его коллег опубликовали в Earth and Planetary Science Letters набор обширных компьютерных симуляций, показывающих, как нынешнее распределение металлов могло возникнуть в результате дождя из обломков такого удара. Симоне Марчи, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, и его коллеги пришли к такому же выводу в статье, опубликованной в том же месяце в журнале Nature Geoscience .Однако команда Марчи смоделировала не один ударник размером с Луну, а несколько более мелких тел, каждое около 1000 километров в поперечнике.

Вне зависимости от того, одно или несколько, эти столкновения расплавили бы силикатную кору Земли — событие, которое, по-видимому, зафиксировано в данных по изотопам урана и свинца, согласно Мойзсису. Столкновения также сильно повлияли бы на раннюю атмосферу Земли. До удара остывающая магма и породы на поверхности выбрасывали газы, такие как углекислый газ, азот и двуокись серы.Ни один из этих газов не является достаточно реактивным, чтобы производить органические соединения, необходимые для образования РНК. Но Беннер отмечает, что водородный слой, образовавшийся в результате удара металлическим градом, мог бы сформировать именно такую химически восстанавливающую атмосферу, которая необходима для производства первых органических веществ. Роберт Хазен, геолог из геофизической лаборатории Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, согласен с тем, что водород может помочь. По словам Хазена, с такой восстановительной атмосферой широкий спектр минералов на поверхности планеты мог бы действовать в качестве катализаторов для ускорения химических реакций, необходимых для создания простых органических веществ.

Непосредственно перед ударом, по словам Мойзсиса, «не было устойчивой ниши для происхождения жизни». Но после удара и короткого периода похолодания, добавляет он, «4,4 миллиарда лет назад появились устойчивые ниши для распространения жизни».

«Я очень рад, — говорит Беннер. «Стив [Мойзсис] дает нам все, что нам нужно», чтобы засеять мир пребиотическими химическими веществами. И, устраняя необходимость в LHB, сценарий воздействия предполагает, что органические молекулы и, возможно, РНК и жизнь могли возникнуть на несколько сотен миллионов лет раньше, чем предполагалось.Это даст достаточно времени для развития сложной клеточной жизни к тому времени, когда она появится в летописи окаменелостей 3,43 миллиарда лет назад.

Непреходящие загадки

Не все принимают такую аккуратную картинку. Даже если новый взгляд геологов на раннюю Землю верен, гипотеза мира РНК остается ошибочной, говорит Лорен Уильямс, физик-химик из Технологического института Джорджии и критик мира РНК, посетивший семинар. «Мне нравится разговаривать со Стивом Беннером», — говорит Уильямс.«Но я не согласен с ним».

Одна из основных проблем мира РНК, по его словам, состоит в том, что он требует действия исчезновения. Молекула РНК, способная точно копировать другие РНК, должна была возникнуть рано, но исчезла. «В современной биологии нет доказательств этого», — говорит Уильямс, в то время как другие остатки древних РНК-машин имеются в большом количестве. Например, ядро РНК рибосомы практически не меняется у всех форм жизни на планете. «Когда биология что-то делает, это берется и используется снова и снова», — отмечает Уильямс.По его словам, вместо молекулы РНК, которая может копировать своих собратьев, более вероятно, что ранние РНК и белковые фрагменты, называемые пептидами, эволюционировали совместно, помогая друг другу более эффективно размножаться.

Сторонники гипотезы мира РНК признают, что они не могут объяснить, как ранняя РНК могла копировать себя. «Важный ингредиент все еще отсутствует», — говорит Карелл. Исследователи со всего мира разработали копировальные аппараты на основе РНК в лаборатории. Но это длинные сложные молекулы, состоящие из 90 или более оснований РНК.А копировальные аппараты обычно копируют одни буквы РНК лучше, чем другие.

Тем не менее, достаточно шагов сценария «сначала РНК» удалось убедить сторонников в том, что другие последуют за ним. «Мы проводим мысленный эксперимент», — говорит Мэтью Паунер, химик из Университетского колледжа Лондона. «Все, что мы можем сделать, это решить, какую траекторию мы считаем простейшей».

Этот мысленный эксперимент был полностью продемонстрирован на заключительной сессии семинара. Рамон Брассер из Токийского технологического института, один из сотрудников Мойзсиса, стоял перед небольшим конференц-залом и рисовал хронологию самых ранних дней Земли.Красная черта 4,53 миллиарда лет назад на левой стороне флип-чарта Брассера отметила начальную аккрецию Земли. Еще одна косая черта, сделанная 4,51 миллиарда лет назад, указала на формирование Луны. Линия 4,47 миллиарда лет назад отметила гипотетическое воздействие планетезимали, которое привело к созданию атмосферы, благоприятной для органических молекул.

Беннер спросил Брассера, сколько времени понадобилось бы поверхности Земли, чтобы остыть ниже 100 ° C после удара, что позволило жидкой воде провести первые органические химические реакции.«Вероятно, 50 миллионов лет», — сказал Брассер. Взволнованный, Беннер бросился к временной шкале и указал на место в 4,35 миллиарда лет назад, добавив подушку дополнительного времени. «Вот и все!» — воскликнул Беннер. «Теперь мы точно знаем, когда появилась РНК. Она есть — плюс-минус несколько миллионов лет».

Истоки Жизни на суше или на море? Дебаты становятся горячими

Между биологами и химиками ведутся споры о том, зародилась ли жизнь на суше или под водой. Рэйчел Бразилия рассматривает аргументы

Вопрос «Как зародилась жизнь?» Тесно связан с вопросом «Где началась жизнь?» Большинство экспертов сходятся во мнении относительно «когда»: 3.8–4 миллиарда лет назад. Но до сих пор нет единого мнения относительно среды, которая могла способствовать этому событию. С момента их открытия глубоководные гидротермальные источники считались местом зарождения жизни, особенно щелочные, подобные тем, которые были обнаружены на месторождении «Затерянный город» в средней части Атлантического океана. Но не все уверены, что жизнь началась в море — многие говорят, что химия просто не работает, и ищут место рождения на суше. Имея в виду несколько гипотез, гонка продолжается, чтобы воспроизвести условия, позволившие зародиться жизни.

В 1977 году в срединно-океаническом хребте Восточно-Тихоокеанского поднятия был открыт первый глубоководный гидротермальный источник. Эти вентиляционные отверстия, названные «черными курильщиками», выбрасывают воду, нагретую до температуры 400 ° C, с высоким содержанием сульфидов, которые выпадают в осадок при контакте с холодным океаном, образуя черный дым. За этим в 2000 г. последовало открытие нового типа щелочного глубоководного гидротермального источника, обнаруженного немного в стороне от срединно-океанических хребтов. Первое месторождение, известное как Затерянный город, было обнаружено на морском дне горы Атлантис в средней части Атлантического океана.

Вентиляционные отверстия образуются с помощью процесса, известного как серпентинизация. Порода морского дна, в частности оливин (силикат магния и железа), реагирует с водой и производит большие объемы водорода. В Затерянном городе, когда теплые щелочные жидкости (45–90 ° C и pH 9–11) смешиваются с морской водой, они образуют трубы из белого карбоната кальция высотой 30–60 м.

В 1993 году, до того, как были открыты щелочные каналы, геохимик Майкл Рассел из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии, США, предложил механизм, с помощью которого в таких отверстиях могла зародиться жизнь.1 Его идеи, обновленные в 2003 г. 2, предполагают, что жизнь возникла в результате использования градиентов энергии, которые существуют, когда щелочная вода из выходящих газов смешивается с более кислой морской водой (считалось, что ранние океаны содержали больше углекислого газа, чем сейчас).

Это отражает то, как клетки используют энергию. Клетки поддерживают протонный градиент, перекачивая протоны через мембрану, чтобы создать разницу зарядов изнутри наружу. Известная как протонодвижущая сила, это можно приравнять к разнице примерно в 3 единицы pH.Это эффективный механизм хранения потенциальной энергии, который затем можно использовать, когда протонам позволяют проходить через мембрану, чтобы фосфорилировать аденозиндифосфат (АДФ), образуя АТФ.

Теория Рассела предполагает, что поры в трубах гидротермальных вентиляционных каналов служили матрицами для клеток с той же разницей в 3 единицы pH на тонких минеральных стенках связанных микропор вентиляционных каналов, которые разделяют выходное отверстие и морскую воду. Эта энергия, наряду с каталитическими минералами сульфида железа и никеля, позволила уменьшить углекислый газ и производство органических молекул, затем самовоспроизводящихся молекул и, в конечном итоге, настоящих клеток с их собственными мембранами.

Химические сады

Химик Лаура Бардж, также научный сотрудник JPL, проверяет эту теорию с помощью химических садов — эксперимент, который вы, возможно, проводили в школе. Глядя на химические сады, «вы думаете, что это жизнь, но это определенно не так», — говорит Бардж, специализирующаяся на самоорганизующихся химических системах. Классический химический сад формируется путем добавления солей металлов в реактивный раствор силиката натрия. Анионы металла и силиката осаждаются с образованием гелеобразной коллоидной полупроницаемой мембраны, содержащей соль металла.Это устанавливает градиент концентрации, который обеспечивает стимул для роста полых колонн, похожих на растения.

«Мы начали моделировать то, что вы могли бы получить с вентиляционной жидкостью и океаном, и мы можем вырастить крошечные дымоходы — они, по сути, похожи на химические сады», — объясняет Бардж. Чтобы имитировать ранний океан, она вводила щелочные растворы в богатые железом кислотные растворы, создавая трубы из гидроксида железа и сульфида железа. На основе этих экспериментов ее команда продемонстрировала, что они могут генерировать электричество: чуть ниже вольта из четырех садов, но достаточно для питания светодиода 3, показывая, что можно воспроизвести своего рода протонный градиент, обеспечивающий энергию в глубоководных жерлах.

Ник Лэйн, биохимик из Университетского колледжа Лондона в Великобритании, также пытался воссоздать пребиотические геоэлектрохимические системы с помощью своего реактора происхождения жизни. Он поддерживает теорию Рассела, хотя его не устраивает ярлык «сначала метаболизм», который ему часто дают, в отличие от теории «прежде всего информация», которая предполагает, что синтез реплицирующихся молекул РНК был первым шагом к жизни. «Их изображают как противников, но я думаю, что это глупо», — говорит Лейн. «На мой взгляд, мы пытаемся понять, как попасть в мир, в котором происходит отбор и может возникнуть что-то вроде нуклеотидов.’

Лейн убедился в том, насколько близко совпадают геохимия и биохимия. Например, такие минералы, как грейгит (Fe3S4), находятся внутри вентиляционных отверстий, и они демонстрируют определенную связь с кластерами железо-сера, обнаруженными в микробных ферментах. Они могли действовать как примитивные ферменты для восстановления углекислого газа водородом и образования органических молекул. «Также есть различия, барьеры [между микропорами в вентиляционных трубах] толще [, чем клеточные мембраны] и так далее, но аналогия очень точна, и поэтому возникает вопрос:« Возможно ли, чтобы эти естественные протонные градиенты разрушились? » барьер для реакции между водородом и углекислым газом? »

Простой настольный реактор с открытым потоком, созданный

Lane, представляет собой жизненный реактор4, моделирующий условия гидротермального сброса.С одной стороны полупроводникового каталитического барьера железо-никель-сера прокачивается щелочная жидкость, имитирующая выходящие жидкости, а с другой стороны — кислотный раствор, имитирующий морскую воду. Помимо расхода, температура может изменяться с обеих сторон. Через мембрану: «Первый шаг — попытаться заставить диоксид углерода вступить в реакцию с водородом, чтобы получить органические вещества, и мы, кажется, добились успеха в производстве формальдегида таким способом», — говорит Лейн.

Пока что урожайность была очень низкой, но Лейн считает, что у них есть «доказательство принципа».Они работают над воспроизведением своих результатов и доказывают, что видимый формальдегид не исходит из другого источника, такого как деградация трубок. В тех же условиях, по словам Лэйна, им также удалось синтезировать из формальдегида сахара с низким выходом, включая 0,06% рибозы, хотя и не при той концентрации формальдегида, которую производит только реактор.

Копаем глубже

Исследуя гидротермальные источники, геохимик Фридер Кляйн из Океанографического института Вудс-Хоул в США обнаружил разновидность истории глубоководного происхождения.Он обнаружил свидетельства существования жизни в скалах под морским дном, которые могли обеспечить подходящую среду для зарождения жизни.

Кляйн и его коллеги изучали образцы кернов, пробуренных на окраине Пиренейского материка у побережья Испании и Португалии в 1993 году. Образцы были взяты из горных пород на 760 м ниже нынешнего морского дна, что должно было быть на 65 м ниже ранее не измеренного дна океана. Он увидел в образцах жилы необычного вида, состоящие из минералов, также обнаруженных в гидротермальной системе Лост-Сити.«Меня это заинтриговало, потому что этот минеральный комплекс образуется только при смешивании гидротермальных флюидов с морской водой», — говорит Кляйн. Это говорит о том, что подобная химия могла происходить под морским дном.

В этих венах, датируемых 120 миллионами лет назад, команда Кляйна обнаружила включения окаменелых микробов. Он предполагает, что обезвоживающие свойства минерального брусита (Mg (OH) 2) могут объяснить сохранение органических молекул от микробов. К ним относятся аминокислоты, белки и липиды, которые были идентифицированы с помощью конфокальной рамановской спектроскопии.Кляйн говорит, что поначалу был настроен скептически, но анализ извлеченных образцов подтвердил наличие уникальных липидных биомаркеров для сульфатредуцирующих бактерий и архей, которые также обнаруживаются в гидротермальной системе жерл Лост-Сити5. СЭМ-изображения показали включения углерода, которые, по его словам, « выглядели как микроколонии микроорганизмов ‘

Хотя очевидно, что эти образцы намного моложе, «Присутствие этих микробов говорит нам, что жизнь возможна в среде морского дна в гидротермальных системах, которые, вероятно, присутствовали и были активны на большей части ранней Земли», — замечает Кляйн.«Подводное дно представляет собой еще одну более защищенную среду».

Не имеет выхода к морю

Но не все согласны с тем, что жизнь началась в глубоководных гидротермальных системах. Армен Мулкиджанян из Оснабрюкского университета в Германии говорит, что у этой идеи есть несколько серьезных проблем, одна из которых связана с относительной концентрацией ионов натрия и калия в морской воде по сравнению с клетками.

Мулкиджанян применяет то, что он называет принципом сохранения химии — однажды установившись в любой среде, организмы сохранят и развивают механизмы для защиты своей фундаментальной биохимической архитектуры.Поэтому он говорит, что для клеток, которые содержат в 10 раз больше калия, чем натрия, нет смысла происходить из морской воды, в которой натрия в 40 раз больше, чем калия. Его предположение состоит в том, что протоклетки, должно быть, развивались в среде с большим содержанием калия, чем натрия, разрабатывая только ионные насосы для удаления нежелательного натрия, когда их среда изменилась.

Мулкиджанян считает, что жизнь могла возникнуть из геотермальных систем, таких как геотермальные поля Сибирской Камчатки на Дальнем Востоке России.«Мы начали искать, где мы могли бы найти условия с большим количеством калия, чем натрия, и единственное, что мы обнаружили, — это геотермальные системы, особенно там, где пар выходит из земли», — объясняет он. Только бассейны, созданные из паровых отверстий, содержат больше калия, чем натрия; те, которые образуются из геотермальных жидких источников, по-прежнему содержат больше натрия, чем калия. Несколько таких систем существует сегодня в Италии, США и Японии, но Мулкиджанян предполагает, что на более горячей ранней Земле можно было бы ожидать гораздо большего.

Дэвид Димер из Калифорнийского университета в Санта-Крус в США изучает макромолекулы и липидные мембраны более 50 лет. Он приходит в поле под несколько другим углом, который некоторые называют «сначала мембрана». Но, говорит он, «я почти уверен, что лучший способ понять происхождение жизни — это осознать, что это система молекул, которые работают вместе, как и в сегодняшней жизни». вплоть до моего суждения о правдоподобности », — размышляет он.

Одним из главных аргументов против глубоководного происхождения является тот факт, что в биологии обнаружено так много макромолекул. ДНК, РНК, белки и липиды являются полимерами и образуются в результате реакций конденсации. «Вам нужна переменная среда, которая иногда бывает влажной, а иногда сухой — влажный период, чтобы компоненты смешивались и взаимодействовали, а затем сухой период, чтобы вода удалялась, и эти компоненты могли образовывать полимер», — говорит Мулкиджанян. «В [глубоководных] гидротермальных источниках такое не может произойти, потому что там не может быть влажно-сухих циклов», — добавляет Димер.Мокрый и сухой велосипеды происходят ежедневно на континентальных гидротермальных полях. Это позволяет концентрировать реагенты, а также проводить полимеризацию.

Предположение о том, что естественный отбор неспособен за 4 миллиарда лет добиться улучшений, я считаю безумным

Димер пытался создать свои собственные протоклетки в лаборатории — путем смешивания липидов и компонентов РНК, аденозинмонофосфата и уридинмонофосфата. При сушке липиды самоорганизуются в мембранные структуры, и если нуклеотиды захватываются между липидными слоями, они подвергаются этерификации с образованием РНК-подобных полимеров.За несколько циклов влажно-сушки выход увеличивается до 50% .6

Deamer подтвердил присутствие этих полимеров внутри «протоклеток» методами прямого секвенирования РНК. «У нас действительно есть одноцепочечные молекулы, размер которых соответствует размеру биологической РНК», но Димер предупреждает, что это не РНК, как в биологическом организме. Он создал смесь РНК, некоторые из которых имеют фосфатные группы, связанные, как и в природе, но некоторые связаны «неестественно», что, как он заключает, «должно быть, подверглось отбору и эволюции в этих маленьких протоклетках».

Но глубоководный гидротермальный лагерь еще не готов бросить вызов. Барж говорит, что вентиляционная среда может способствовать концентрации реагентов и реакциям конденсации. «У вас есть гели по всему морскому дну, у вас есть минералы, которые поглощают вещи, и в самой мембране [микропоры дымохода] есть гели, поэтому у вас могут быть условия реакции дегидратации, даже если вся система является водной».

Лейн также отвергает идею о том, что уровни ионов калия или натрия могут исправить будущие метаболические процессы.«Я считаю безумным предположение о том, что естественный отбор не способен в течение 4 миллиардов лет добиться каких-либо улучшений», — объясняет Лейн. «На мой взгляд, отбор управляет внутриклеточным ионным балансом». Он считает, что жизнь была бы вполне способна развиваться в среде, богатой натрием, и со временем разработал насосы удаления ионов, которые создают нынешние богатые калием клетки.

Увидеть свет

Еще одним спорным моментом является наличие или отсутствие ультрафиолетового (УФ) света.Это может иметь сильное влияние в сценарии земного происхождения без защитного озонового слоя на ранней Земле, но полностью отсутствует в глубоководной теории. Относительная УФ-стабильность нуклеотидов РНК предполагает, что отбор происходил в УФ-свете — на поверхности земли, а не в море.

Это также поддержит новаторский синтез РНК в 2009 году, предложенный7 Джоном Сазерлендом из лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований Великобритании в Кембридже, и в его 2015 году он предложил синтез предшественников нуклеиновых кислот, начиная только с цианистого водорода (HCN), сероводорода (h3S). и УФ-свет.8 Освещение ультрафиолетовым светом в течение 10 дней повысило выход биологических нуклеотидов, добавив веса их отбору благодаря преимуществу ультрафиолетового света. Мулкиджанян также предположил, что осадки сульфида цинка могли действовать как катализаторы для восстановления углекислого газа с использованием ультрафиолетового света — ранней формы фотосинтеза, которую он называет сценарием «цинкового мира»

Но, по словам Лейна, «существует большая проблема с развитием жизни с помощью ультрафиолетового света, то есть ни одна жизнь сегодня не использует ультрафиолет в качестве источника энергии — он имеет тенденцию разрушать молекулы, а не способствовать биохимии.Он также утверждает, что синтетическая химия, предложенная в такой земной схеме, просто не похожа на жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. «Все начинается с цианидов или фотосинтеза сульфида цинка, а в итоге получается своего рода химия Франкенштейна», — говорит Лейн. «Химия может сработать, но соединить это с жизнью, какой мы ее знаем, я бы сказал, это на грани невозможного»

Дисциплинарное деление

Если присмотреться, то разница между теми, кто поддерживает земное, и теми, кто поддерживает океаническое происхождение, разделена между дисциплинами.Химики-синтетики обычно отдают предпочтение континентальному происхождению, а геологи и биологи — главным образом глубоководным гидротермальным источникам. Химики утверждают, что невозможно заниматься химией в гидротермальных жерлах, в то время как биологи утверждают, что предложенная химия суши не похожа на все, что можно увидеть в биохимии, и не сокращает разрыв между геохимией и биохимией.

Так есть ли способ объединить дисциплины? «На данный момент между этими идеями не так много общего, — говорит Лейн.Димер соглашается. «На данный момент все, что мы можем сказать, это то, что каждый имеет право вынести суждение о правдоподобности на основе своих идей, но тогда они также должны провести экспериментальные и наблюдательные тесты».

Более мелкие проблемы можно будет решить — это то, что заставляет меня вставать с постели по утрам

Что нужно, так это убийственное доказательство или эксперимент, который мог бы соединить точки воедино и объяснить, как и где зародилась жизнь из пребиотического мира.«Было бы действительно большим прорывом, если бы мы смогли найти рибозим среди всех этих триллионов случайных полимеров, которые мы производим», — предполагает Димер. Рибозимы — это РНК-катализаторы, которые являются частью механизма синтеза белка в клетке, но являются кандидатами на роль первых самовоспроизводящихся молекул.

Дальнейшие доказательства в поддержку происхождения жизни в глубоководных гидротермальных источниках сосредоточены на демонстрации правдоподобного набора метаболических шагов, ведущих к сложным молекулам. По словам Барджа, в JPL они изучают, как аминокислоты ведут себя в своих химических садах.«Мы работаем над созданием аминокислоты, а затем смотрим, застревают ли [аминокислоты] в трубах, и можно ли их сконцентрировать и, возможно, произвести некоторые пептиды».

«Есть проблемы и трудности», — признает Лейн. «Можем ли мы действительно заставить углекислый газ реагировать с водородом с образованием более сложных молекул, таких как аминокислоты и нуклеотиды? Я почти уверен, что мы сможем это сделать, но я знаю, что мы еще этого не продемонстрировали ». Другие сложные вопросы включают в себя, можно ли стабилизировать липидные мембраны в морской воде с ее высокими концентрациями ионов кальция и магния.Но, по словам Лейна, большая проблема термодинамической движущей силы решается за счет гидротермальных источников. «Это вселяет в меня уверенность в том, что в этом контексте будут решены и более мелкие проблемы, даже если они сейчас кажутся сложными — вот что заставляет меня вставать с постели по утрам».

Конечно, есть еще одна возможность — что жизнь зародилась вовсе не на Земле. Панспермия — теория о том, что жизнь зародилась из космоса, кажется эксцентричной, но не все ее считают. «Можно утверждать, что жизнь на самом деле зародилась на Марсе», по словам Димера, потому что он первым охладился до температур, способных поддерживать жизнь.

Так это или нет, жизнь в другом месте, безусловно, возможна. Спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад являются кандидатами, потому что у них обоих есть океаны под ледяными оболочками. В следующие пять лет НАСА планирует отправить космический зонд к обоим спутникам в поисках признаков жизни. Понимание нашей собственной истории происхождения может помочь нам решить, где искать.

Список литературы

1 М. Дж. Рассел, Р. М. Дэниел и А. Дж. Холл, Terra Nova , 1993, 5 , 343 (DOI: 10.1111 / j.1365-3121.1993.tb00267.x)

2 В. Мартин и М. Дж. Рассел, Philos. Пер. R. Soc. В: Биол. Наук, 2003, 358 , 59 (DOI: 10.1098 / rstb.2002.1183)

3-литровая баржа M и др. , Angew. Chem. Int. Эд. Англ. , 2015, 54 , 8184 (DOI: 10.1002 / anie.201501663)

4 B Herschy et al , J. Mol. Evol. , 2014, 79 , 213 (DOI: 10.1007 / s00239-014-9658-4)

5 F Klein et al , Proc.Natl Acad. Sci. США , 2015, 112 , 12036 (DOI: 10.1073 / pnas.1504674112)

6 L Da Silva, M. C. Maurel и D. Deamer, J. Mol. Evol. , 2015, 80 , 86 (DOI: 10.1007 / s00239-014-9661-9)

7 М. У. Паунер, Б. Герланд и Дж. Д. Сазерленд, Nature , 2009, 459 , 239 (DOI: 10.1038 / nature08013)

8 B H Patel et al , Nat. Chem. , 2015, 7 , 301 (DOI: 10.1038 / nchem.2202)

Эта статья воспроизводится с разрешения Chemistry World.Статья была впервые опубликована 16 апреля 2017 года.

Как это было, когда на Земле зародилась жизнь?

Планета, которая является кандидатом на заселение, несомненно, испытает на ней катастрофы, столкновения, … [+] и события уровня вымирания. Если жизнь должна выжить и процветать в мире, она должна обладать правильными внутренними условиями и условиями окружающей среды, позволяющими ей существовать. Здесь иллюстрация окружающей среды ранней Земли может показаться устрашающей, но жизнь каким-то образом все же нашла путь.

Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Если бы вы попали в нашу Солнечную систему сразу после ее образования, вы бы увидели совершенно чужеродное зрелище. Наше Солнце имело бы примерно такую же массу, как сегодня, но только на 80% яркости, поскольку звезды нагреваются с возрастом. Четыре внутренних каменистых мира все еще будут там, но три из них будут выглядеть очень похожими. У Венеры, Земли и Марса была тонкая атмосфера, жидкая вода на поверхности и органические ингредиенты, которые могли дать начало жизни.

Хотя мы до сих пор не знаем, захватила ли жизнь когда-либо Венеру или Марс, мы знаем, что к тому времени, когда Земле было всего 100 миллионов лет, на ее поверхности уже жили организмы. После миллиардов лет космической эволюции, дающей начало элементам, молекулам и условиям, в которых могла существовать жизнь, наша планета стала той, где не только существовала, но и процветала. Насколько нам известно, вот какими были эти первые шаги.

Изображение очень примитивных организмов в микронном масштабе.Вопрос о том, сформировались ли первые организмы на Земле или … [+] предшествовали формированию нашей планеты, все еще остается открытым, но данные свидетельствуют в пользу сценариев возникновения жизни в нашем мире.

Эрик Эрбе, цифровая раскраска Кристофера Пули, оба из USDA, ARS, EMU

Жизнь, как мы ее знаем, имеет несколько свойств, с которыми все согласны. Хотя жизнь на Земле включает в себя углеродную химию (требующую углерода, кислорода, азота, водорода и многих других элементов, таких как фосфор, медь, железо, сера и т. Д.) И полагается на жидкую воду, другие комбинации элементов и молекул могут быть возможно.Однако четыре основных свойства, которые разделяет вся жизнь, таковы:

У жизни есть метаболизм, при котором она собирает энергию / ресурсы из внешнего источника для собственного использования.
Жизнь реагирует на внешние раздражители из окружающей среды и соответственно изменяет свое поведение.
Жизнь может расти, адаптироваться к окружающей среде или иным образом эволюционировать из своей нынешней формы в другую.
И жизнь может воспроизводиться, создавая жизнеспособное потомство, которое возникает в результате ее собственных внутренних процессов.

Образование и рост снежинки, особой конфигурации кристалла льда. Хотя … [+] кристаллы имеют молекулярную конфигурацию, которая позволяет им воспроизводить и копировать самих себя, они не используют энергию и не кодируют генетическую информацию.

Вячеслав Иванов / http://vimeo.com/87342468

Все четыре из них должны присутствовать одновременно, чтобы популяция организмов считалась живой. Снежинки и кристаллы могут расти и воспроизводиться, но отсутствие метаболизма не позволяет их классифицировать как живые.Белки могут иметь метаболизм и способность к воспроизводству, но они не реагируют на внешние раздражители и не изменяют поведение в зависимости от того, с чем они сталкиваются. Даже вирусы, которые являются наиболее спорным организмом на границе между жизнью и неживым, могут воспроизводиться только путем заражения других успешно живущих клеток, что ставит под сомнение, классифицируются ли они как живые или неживые.

Многие органические вещества — химические соединения, такие как сахара, аминокислоты, этилформиат, и даже сложные, такие как полициклические ароматические углеводороды — обнаружены в межзвездном пространстве, на астероидах и были в изобилии на ранней Земле.Но у нас нет доказательств того, что жизнь началась до образования Земли.

Ранняя Солнечная система была заполнена кометами, астероидами и небольшими сгустками материи, поразившими … [+] практически все окружающие планеты. Этот период исторически известен как поздняя тяжелая бомбардировка, и считается, что на Землю были доставлены многие ингредиенты для жизни, но не сами живые организмы.

НАСА

Напротив, основная мысль заключается в том, что Земля была сформирована из этих сырых ингредиентов, а возможно, и многих других.Возможно, нуклеотиды были обычными; возможно, белки и белковые фрагменты пришли предварительно собранными; возможно, липидные слои и бислои могут спонтанно возникать в водной среде. Однако считается, что для того, чтобы перейти от предшественников к жизни к реальной жизни, нам нужна была правильная среда.

Эти три благоприятные планеты — Венера, Земля и Марс — вероятно, имели разумный уровень поверхностной гравитации, тонкую атмосферу, жидкую воду на поверхности и эти биохимические молекулы-предшественники.Однако единственное, что было у Земли, чего, вероятно, не было на двух других планетах, было Луной. Хотя все три мира, вероятно, впервые получили возможность сформировать жизнь, наша Луна помогла нам дать нам шансы, которых, возможно, не было в других мирах.

НАСА / Терри Виртс

Количество воды, присутствовавшей на этих ранних планетах, с большой вероятностью было достаточным для образования океанов, морей, озер и рек, но не достаточным, чтобы полностью покрыть их жидкой водой.Это означает, что у всех них были континенты и океаны, а на границе этих двух областей были приливные бассейны: регионы, где вода может стабильно существовать на суше и подвергаться разного рода градиентам энергии.

Солнечный свет, тень и ночь, циклы испарения и концентрации, поток пористой жидкости в присутствии минералов и градиенты активности воды — все это может предоставить молекулам возможность связываться вместе новыми и интересными способами. Эффект приливов может быть усилен Луной, но все эти миры обладают приливами, обусловленными Солнцем.Однако есть дополнительный источник энергии, которым обладает Земля, который, вероятно, способствовал возникновению жизни, который, возможно, не был таким впечатляющим на Венере или Марсе.

Приливные бассейны, подобные тем, что изображены здесь в Висконсине, возникают на стыке суши и больших … [+] водоемов, таких как озера, моря или океаны. Бассейн с подходящими условиями и молекулами-предшественниками — один из кандидатов на место, где на Земле могла возникнуть жизнь.

Goodfreephotos_com / Pixabay

Последний фактор — тепловая активность изнутри планеты.На дне океанов гидротермальные жерла являются геологическими горячими точками, которые являются отличными кандидатами для зарождения жизни. Даже сегодня они являются домом для организмов, известных как экстремофилы: бактерий и других форм жизни, которые могут выдерживать температуры, которые обычно разрывают молекулярные связи, связанные с жизненными процессами.

Эти вентиляционные отверстия содержат огромные градиенты энергии, а также химические градиенты, где чрезвычайно щелочная выходящая вода смешивается с кислой, богатой углекислотой океанской водой.Наконец, эти отверстия содержат ионы натрия и калия, а также структуры карбоната кальция, которые могут служить шаблоном для первых клеток. Тот факт, что жизнь существует в подобных средах, указывает на такие миры, как Европа или Энцелад, как на потенциальные дома для жизни в других местах Солнечной системы сегодня.

Глубоко под водой, вокруг гидротермальных источников, куда не проникает солнечный свет, на … [+] Земле все еще процветает жизнь. Как создать жизнь из неживого — один из самых больших открытых вопросов современной науки.Если жизнь может существовать здесь, на дне океанов Земли, возможно, есть шанс для жизни и в глубоких подповерхностных океанах Европы или Энцелада.

Программа NOAA / PMEL Vents

Но, пожалуй, наиболее вероятным местом зарождения жизни на Земле является лучший из миров: гидротермальные поля. Вулканическая активность происходит не только под океанами, но и на суше. Эти вулканически активные области, расположенные под областями пресной воды, являются дополнительным источником тепла и энергии, которые могут стабилизировать температуру и обеспечить градиент энергии.Тем не менее, эти места по-прежнему допускают циклы испарения / концентрации, обеспечивают замкнутую среду, которая позволяет накапливать нужные ингредиенты, и допускают цикл воздействия солнечный свет / ночь.

Мы можем быть уверены, что на Земле приливные бассейны, гидротермальные источники и гидротермальные поля были обычным явлением. Хотя молекулы-предшественники, безусловно, произошли за пределами Земли, вероятно, именно здесь, на нашей планете, трансформация неживого в жизнь произошла спонтанно.

Этот вид с воздуха на Большой Призматический источник в Йеллоустонском национальном парке — один из самых знаковых… [+] гидротермальные особенности суши в мире. Цвета обусловлены различными организмами, живущими в этих экстремальных условиях, и зависят от количества солнечного света, который достигает различных частей источников. Подобные гидротермальные поля — одни из лучших возможных мест возникновения жизни на Земле.

Джим Пико, Служба национальных парков

Со временем Земля сильно изменилась, как и живые организмы на нашей планете. Мы не знаем, возникала ли жизнь один раз, более одного раза или в разных местах.Но что мы действительно знаем, так это то, что если мы реконструируем эволюционное древо каждого существующего организма, обнаруженного сегодня на Земле, все они будут иметь одного и того же предка.

Изучая геномы существующих организмов, обнаруженных в нашем мире сегодня, биологи могут реконструировать временные рамки того, что известно как LUCA: последний всеобщий общий предок жизни на Земле. К тому времени, когда Земле было менее 1 миллиарда лет, жизнь уже имела способность транскрибировать и переводить информацию между ДНК, РНК и белками, и эти механизмы существуют во всех современных организмах.Неизвестно, возникала ли жизнь несколько раз, но общепринято считать, что жизнь в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, произошла от одной популяции.

Изображение на субклеточном уровне, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Хотя ДНК — невероятно сложная, … [+] длинная молекула, она состоит из тех же строительных блоков (атомов), что и все остальное. Насколько нам известно, структура ДНК, на которой основана жизнь, может даже предшествовать летописи окаменелостей.

Изображение из общественного достояния, автор: Dr.Эрскин Палмер, USCDCP

Несмотря на то, что геологические процессы часто могут скрывать летопись окаменелостей за несколько сотен миллионов лет, мы смогли проследить происхождение жизни чрезвычайно далеко. Окаменелости микробов были найдены в песчанике 3,5 миллиарда лет назад. Графит, обнаруженный в метаморфизованной осадочной породе, имеет биогенное происхождение и датируется 3,8 миллиарда лет назад.

Трилобиты, окаменевшие в известняке, из Полевого музея в Чикаго.Все существующие и окаменелые … [+] организмы могут иметь свою родословную, восходящую к универсальному общему предку, который жил примерно 3,5 миллиарда лет назад.

Джеймс Сент-Джон / flickr

В еще более ранние, более экстремальные времена отложения определенных кристаллов в горных породах, по-видимому, происходят из биологических процессов, что позволяет предположить, что Земля изобиловала жизнью уже от 4,3 до 4,4 миллиарда лет назад: уже через 100-200 миллионов лет после Сформировались Земля и Луна. Насколько нам известно, жизнь на Земле существует почти столько же, сколько существует сама Земля.

Отложения графита, найденные в Цирконе, являются одними из самых старых свидетельств существования углеродной жизни на … [+] Земле. Эти отложения и соотношение углерода-12, которое они показывают во включениях, датируют жизнь на Земле более чем 4 миллиардами лет назад.

E A. Bell et al, Proc. Natl. Акад. Sci. США, 2015

В какой-то момент на нашей планете, на самых ранних стадиях, молекулы, которые имеются в изобилии и являются предшественниками жизни, при правильных энергетических и химических условиях, начали одновременно метаболизировать энергию, реагировать на окружающую среду, расти, адаптироваться, развиваться и воспроизвести.Даже если бы это было неузнаваемо для нас сегодня, это знаменует начало жизни. С тех пор наша планета является живым миром в результате радикально непрерывной череды биологических успехов.

М. Меннекен, А. А. Немчин, Т. Гейслер, Р. Т. Пиджон и С. А. Уайлд, Nature 448 7156 (2007)

В то время как Венера и Марс могли иметь схожие шансы, радикальные изменения в атмосфере Венеры сделали ее обжигающим тепличным миром всего через 200-300 миллионов лет, в то время как смерть марсианского магнитного поля привела к тому, что ее атмосфера исчезла, сделав ее твердой. и заморожены.Хотя удары астероидов могут отправить земную жизнь за пределы мира, по всей Солнечной системе и галактике, все свидетельства говорят о том, что мы находимся там, где она началась.

К 9,4 миллиардам лет после Большого взрыва Земля кишела жизнью. Мы никогда не оглядывались назад.

Дальнейшее чтение о том, какой была Вселенная, когда:

История жизни на Земле

В начале

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что живем среди различных сообществ животных, которые питаются друг другом.Наши экосистемы построены на основе кормовых отношений, например, касатки, поедающие тюленей, кальмаров и криль. Этим и другим животным требуется кислород для извлечения энергии из пищи. Но раньше жизнь на Земле была совсем другой.

В окружающей среде, лишенной кислорода и с высоким содержанием метана, на протяжении большей части своей истории Земля не была бы гостеприимным местом для животных. Самые ранние формы жизни, о которых мы знаем, были микроскопическими организмами (микробами), которые оставляли сигналы о своем присутствии в горных породах примерно 3 раза.7 миллиардов лет. Сигналы представляли собой молекулы углерода, производимые живыми существами.

Доказательства наличия микробов сохранились также в созданных ими твердых структурах («строматолитах»), которые датируются 3,5 миллиардами лет назад. Строматолиты представляют собой липкие маты из ловушек микробов, которые связывают отложения слоями. Минералы осаждаются внутри слоев, создавая прочные структуры, даже когда микробы отмирают. Ученые изучают сегодняшние редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Кислородная атмосфера

Когда цианобактерии появились по крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, они подготовили почву для замечательной трансформации. Они стали первыми на Земле фото-синтезаторами, которые производили пищу с использованием воды и энергии Солнца и в результате выделяли кислород. Это стало катализатором внезапного резкого повышения уровня кислорода, что сделало окружающую среду менее благоприятной для других микробов, которые не могли переносить кислород.

Свидетельством этого Великого окислительного события являются изменения в породах морского дна.Когда кислород находится рядом, железо химически реагирует с ним (окисляется) и удаляется из системы. Скалы, относящиеся к периоду до события, покрыты полосами железа. Скалы, датируемые после этого события, не имеют металлических полос, что указывает на присутствие кислорода.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, где он будет оставаться еще пару миллиардов лет. Фактически, когда цианобактерии умирали и перемещались по воде, разложение их тел, вероятно, привело к снижению уровня кислорода.Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие нововведения. Хотя они могут обрабатывать множество химикатов, у микробов не было специализированных клеток, которые необходимы для сложных тел. В теле животных есть различные клетки — кожа, кровь, кости, — которые содержат органеллы, каждая из которых выполняет свою работу. Микробы — это просто отдельные клетки без органелл и ядер для упаковки их ДНК.

Произошло нечто революционное, когда микробы начали жить внутри других микробов, функционируя для них как органеллы.Митохондрии, органеллы, перерабатывающие пищу в энергию, возникли в результате этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, впервые ДНК была упакована в ядра. Новые сложные клетки («эукариотические клетки») могут похвастаться специализированными частями, играющими особые роли, которые поддерживают всю клетку.

Клетки тоже начали жить вместе, вероятно, потому, что можно было получить определенные преимущества. Группы клеток могут питаться более эффективно или получить защиту от простого увеличения. Живя коллективно, ячейки начали поддерживать потребности группы, выполняя определенную работу каждой ячейки.Некоторым клеткам было поручено создавать соединения, чтобы удерживать группу вместе, в то время как другие клетки вырабатывали пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первые животные

Эти кластеры специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад. Губки были одними из самых ранних животных. Хотя химические соединения губок сохраняются в породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что губки развивались еще раньше.

Уровень кислорода в океане был все еще низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить условия с низким содержанием кислорода. Хотя, как и другим животным, им для метаболизма требуется кислород, им не нужно много, потому что они не очень активны. Они питаются, сидя на месте, извлекая частицы пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.

Простая структура губки состоит из слоев клеток вокруг полостей, заполненных водой, поддерживаемых твердыми частями скелета.Развитие все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге привело к появлению отдельных групп животных.

Инструкции по сборке строения тела животного заложены в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были разыграны сразу, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.

Благодаря своим твердым скелетам губки стали первыми строителями рифов на Земле. Такие ученые, как доктор Клаус Рютцлер из Смитсоновского института, работают над пониманием эволюции тысяч видов губок, живущих сегодня на Земле.

Эдиакарская биота

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период), помимо губок, произошло распространение других организмов. Эти разнообразные существа морского дна — с телами в форме листьев, лент и даже лоскутных одеял — жили вместе с губками в течение 80 миллионов лет.Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру.

Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы. Доктор Дуглас Эрвин из Смитсоновского института, используя сравнительные данные о развитии, исследовал, были ли какие-либо из окаменелых эдиакарских животных родственниками современных животных.

К концу эдиакарского периода уровень кислорода повысился, приблизившись к уровням, достаточным для поддержания жизни, основанной на кислороде. Первые губки, возможно, действительно помогли увеличить количество кислорода, поедая бактерии, удаляя их из процесса разложения.Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог перемещаться по морскому дну, предположительно питаясь матами микробов.

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большинство эдиакарских существ исчезло, что свидетельствует о серьезном изменении окружающей среды, над пониманием которого Дуглас Эрвин и другие ученые все еще работают. Возможно, определенную роль сыграли эволюция строения тела животных, взаимоотношений с кормлением и инженерии окружающей среды.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти первые инженеры-экологи беспокоили и, возможно, аэрировали отложения, нарушая условия жизни других эдиакарских животных. По мере того, как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально способствуя смене видов.

Кембрийский взрыв

Кембрийский период (541–485 миллионов лет назад) стал свидетелем бурного взрыва новых форм жизни.Наряду с новым стилем жизни в норках появились твердые части тела, такие как раковины и шипы. Твердые части тела позволили животным более радикально изменять среду обитания, например рыть норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения, чтобы преследовать добычу. Активное питание хорошо вооруженных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.

(Посмотрите видео «Кембрийский взрыв жизни с палеонтологом Кармой Нанглу».»)

Уникальные стили кормления разделили окружающую среду, освободив место для большего разнообразия жизни. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулиттл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцевых отложений Берджесса, которые выявили беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. В то время как Waptia рыскали по дну океана, черви приапулиды зарывались в отложения, Wiwaxia прикреплялись к губкам, а Anomalocaris курсировали выше.

Многие из этих странно выглядящих организмов были эволюционными экспериментами, например, пятиглазая опабиния . Однако некоторые группы, такие как трилобиты, процветали и доминировали на Земле в течение сотен миллионов лет, но в конце концов вымерли. Строматолитовые рифообразующие бактерии также уменьшились, а рифы, созданные организмами, называемыми брахиоподами, возникли по мере того, как условия на Земле продолжали меняться. Сегодняшние доминирующие строители рифов, твердые кораллы, появились лишь через пару сотен миллионов лет спустя

Однако, несмотря на все грядущие изменения, к концу кембрия почти все существующие типы или типы животных (моллюски, членистоногие, кольчатые червяки и т. Д.)) были созданы, и появились пищевые сети, формирующие основу экосистем на Земле сегодня.

Джек Шостак отвечает на самые важные вопросы на Земле

Как зародилась жизнь на Земле? На молодой каменистой планете, как химические вещества могли собраться вместе и сформировать самые первые клетки? Как эти примитивные клетки начали вести себя как жизнь: расти, делиться и передавать полезные черты следующему поколению?

Происхождение жизни особенно неясно, потому что геологическая летопись — слои горных пород и окаменелости, содержащие ключи к разгадке истории Земли и жизни — исчезают примерно через 3 секунды.9 миллиардов лет назад, стертые движениями земной коры. В результате у ученых нет прямых доказательств условий на ранней Земле, в том числе доказательств того, что молекулы могли кружиться в первобытных прудах и формировать строительные блоки жизни.

Здесь возникает множество вопросов, именно таких больших вопросов тянет Джек Шостак. Он и другие считают, что они могут реконструировать в лаборатории длинный путь, который вел от химикатов в космосе к формированию Земли, к химии до рождения на планете, к ранним протоклеткам и, наконец, к развитым клеткам с метаболизмом и синтезом белка.Подобные обширные исследования требуют опыта во многих областях, включая химию и биохимию, геологию и геофизику и астрономию.

Шостак (произносится как шах-стак) может быть идеальным человеком для поиска ответов. Нобелевский лауреат, профессор генетики Гарвардской медицинской школы, профессор химии и химической биологии факультета искусств и наук, богатый выдающийся исследователь Массачусетской больницы общего профиля (MGH) и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. другие как блестящие, целеустремленные ученые.Но он также известен мягким смирением, в том числе готовностью глубоко погрузиться в новые для него предметы, и своей коллегиальностью, способствующей обмену идеями, которые продвигают науку вперед.

Его собственное исследование сосредоточено на одном сегменте пути к жизни: протоклетке, «действительно, очень простой первичной клетке, которая могла собираться из химических веществ, которые были на раннем этапе существования на поверхности Земли», — объясняет Шостак. Он надеется понять, как он будет расти и делиться, начать воспроизводиться и в конечном итоге развиваться.«Мы можем не знать, что на самом деле произошло, но, возможно, мы сможем выработать разные возможные пути», — говорит он. «Все, что мы можем сделать, это попытаться собрать в лаборатории вещи, которые кажутся правдоподобными».

«Направленная эволюция»

В этом августе Шостак исполнился сорок лет в Гарварде и тридцать пятый год в MGH (где расположена его лаборатория) — срок пребывания в должности отмечен важными открытиями в удивительно разнообразных областях. В 1980-х годах его лаборатория проводила эксперименты с дрожжами, чтобы понять генетику и биохимию рекомбинации ДНК — работа, которая привела к модели восстановления двухцепочечных разрывов, которая описывает, как длинные цепи ДНК разрываются, меняют местами сегменты и затем соединяются.Это побудило к дальнейшим исследованиям механизма рекомбинации во время мейоза, деления клеток, которое приводит к образованию сперматозоидов и яйцеклеток.

В тот же период его команда также сделала важные открытия, касающиеся теломер — защитных колпачков на концах хромосом, которые обеспечивают правильную репликацию ДНК при делении клеток. За это исследование Шостак позже получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2009 года, которой он поделился с исследователями Элизабет Блэкберн, доктором наук. ’06, теперь заслуженный в Калифорнийском университете, Сан-Франциско, и Кэрол Грейдер из Johns Hopkins.

К тому времени, когда Шостаку позвонили рано утром из Швеции в октябре 2009 года, он уже более 20 лет вносит фундаментальный вклад в другие области науки. После открытия теломер в середине 1980-х (исследования связали укороченные теломеры со многими заболеваниями старения), многие ученые занялись этой областью, и Шостак решил изменить направление. «Было довольно ясно, какими должны быть следующие эксперименты, и казалось, что все, что мы делаем, все равно будет сделано», — вспоминал он.«Я никогда не чувствовал, что есть большой смысл делать то, что все равно будет сделано. Так что это действительно заставило меня оглянуться и подумать, какие еще научные вопросы я мог бы начать решать ». В 1984 году он принял предложение перенести свою лабораторию из того, что тогда было онкологическим институтом Сиднея Фарбера, в MGH, чтобы присоединиться к исследователям, работающим в области фундаментальной науки. «Это было потрясающее предложение: все мои исследования будут полностью профинансированы в течение 10 лет», — вспоминает Шостак. «Это было идеально для меня, поскольку позволило мне изменить направление, не беспокоясь о написании грантов в новой области.

Хронология основана на аналогичном графике Джеральда Джойса.

Рассмотрев свои варианты, он остановился на ферментах РНК, известных как рибозимы, области, которую он считал «интересной, управляемой и не очень конкурентоспособной». Он и его аспиранты начали разработку инструментов для развития РНК, одноцепочечных молекул в клетках, которые копируют генетическую информацию, содержащуюся в ДНК. В пробирках его команда подтолкнула РНК к новым функциям, таким как распознавание целевых молекул и катализирование реакций. Этот процесс, известный как «направленная эволюция», включал в себя введение мутаций в цепи РНК, поиск вариантов, которые могли бы выполнять полезные функции, и позволяющий этим новым молекулам воспроизводиться.Они также проделали аналогичную работу с ДНК, пептидами и белками.

В 1994 году Шостак получил премию Национальной академии наук в области молекулярной биологии вместе с исследователем Джеральдом Джойсом, ныне работающим в Институте биологических исследований Солка, за одновременную, но независимую разработку эволюции РНК in vitro. «Это технология создания молекул, которые выполняют ваши приказы», - объяснил Джойс в интервью, назвав ее похожей на то, как ученые-аграрии разводят коров, чтобы производить больше молока или выращивать культуры, устойчивые к засухе.«Это молекулярная версия этого. И это то, что сейчас очень широко практикуется », — добавляет он (см.« Использование эволюции », январь-февраль 2017 г., стр. 15), — способ разработки новых молекул для различных целей, включая лекарства.

Для Шостака работа по направленной эволюции подняла новые вопросы. «Меня все больше и больше интересовало, как эволюция началась сама по себе на ранней Земле», — вспоминает он. «Одно дело — применять селективное давление и проводить дарвиновскую эволюцию в лаборатории, где есть ферменты, студенты и инструменты.Но каким-то образом дарвиновская эволюция началась сама по себе ». Учитывая, что способность к развитию является ключевой характеристикой жизни, Шостак задавал один из фундаментальных вопросов науки: как зародилась жизнь?

Истоки: «Три фундаментальных вопроса»

Канадско-американец Шостак родился в Лондоне, где его отец учился на авиационной инженерии. Семья в конце концов вернулась в Канаду, где они жили в Оттаве, а затем в Монреале, а его отец работал в канадских ВВС.(Акцент Шостака сохраняет намёки на его канадское происхождение.) Его мать много лет работала на административных должностях в промышленной химической компании, и Шостак провел там свою первую летнюю работу в подростковом возрасте, проверяя стойкость окраски в лаборатории красителей компании. «Работа была однообразной и скучной, но она дала мне первое представление о том, насколько важно тестировать и повторно тестировать продукты для использования в реальном мире», — вспоминает он. К тому времени он «серьезно интересовался» наукой, математикой и инженерией.Он получил докторскую степень по биохимии в 25 лет в Корнелле и называет своего советника, Рэя Ву, важным наставником: «Он создал отличную лабораторную среду, но также показал мне, как получить помощь в проекте при возникновении проблем».

Хотя Шостак за свою карьеру провел несколько практических, прикладных исследований — одна из основанных им компаний, Ra Pharma, открыла лекарство от миастении, которое должно начать клинические испытания фазы III, — он больше всего увлечен фундаментальными исследованиями. наука.

«Это захватывающее время, чтобы погрузиться в нейробиологию, потому что сейчас можно решать проблемы, о которых вы даже не могли подумать 30 лет назад».

«На мой взгляд, есть три больших фундаментальных научных вопроса, которые очень интересны: происхождение жизни, происхождение вселенной и происхождение разума или сознания», — предлагает он, сидя в своем тихом, почти пустом офисе. в лаборатории Маллинкродта на Оксфорд-стрит в Кембридже. (Офис предназначен для случайных встреч; Шостак работает в основном в своей лаборатории в MGH.) После зарождения жизни его больше всего интересует происхождение разума. В 1980-х, когда он планировал, чем заняться после исследования теломер, он подумывал о переходе к изучению нейробиологии и даже присутствовал на семинарах Гарварда по этой теме. «Это было захватывающе, но также удручающе, потому что технология была настолько примитивной», — вспоминает он. Он с интересом наблюдал, как с тех пор совершенствовались инструменты в этой области. «Это захватывающее время для молодых людей, чтобы погрузиться в нейробиологию, потому что со всеми новыми технологиями есть проблемы, которые можно решить сейчас, о которых вы даже не могли подумать 30 лет назад», — говорит он.«Тем не менее, общая проблема по-прежнему остается такой огромной и в некоторой степени устрашающей. На мой взгляд, я работаю над самой простой из этих больших проблем ». Поскольку вопросы о происхождении жизни хорошо подходят для современных исследовательских технологий, добавляет он, он считает, что это «решаемая проблема».

Модельные протоклетки и «беспорядочная» РНК

Команда Шостака создает модели протоклеток с начала 2000-х годов, пытаясь выяснить, как они могли собираться и развиваться изначально. Он объясняет, что эти примитивные структуры были «чрезвычайно простыми» по сравнению с простейшими одноклеточными бактериями на Земле сегодня.Протоклетки, вероятно, включали минимальную жировую мембрану и первоначально только один ген, который давал клетке некоторое преимущество. У современных бактерий, напротив, «есть по крайней мере сотни, а обычно тысячи генов».

Несмотря на некоторые теории о том, что ранняя жизнь зародилась возле гидротермальных источников в глубоком океане, Шостак более убежден в исследованиях, показывающих, что самые ранние клетки развивались на суше в прудах или бассейнах, возможно, в вулканически активных регионах. Ультрафиолетовый свет и удары молнии могли бы помочь преобразовать молекулы атмосферы в цианид и другие полезные материалы для создания строительных блоков жизни.Мелководье даст этим материалам место для накопления в высоких концентрациях, а вулканическая активность может вызвать колебания температуры в горячем и холодном состоянии, полезные для определенных химических реакций.

История Земли и зарождение жизни
В отличие от двухцепочечной ДНК, в которой основания цитозина и тимина соединяются с гуанином и аденином на противоположной цепи, основания одной спиральной цепи РНК в воде могут образовывать ассоциации с свободно плавающие азотистые основания (показаны на изображении выше).Если эти свободно плавающие основания сливаются друг с другом, создается новая зеркальная копия цепи РНК, которая отделяется от оригинала при нагревании воды. Когда эта новая цепь в свою очередь реплицируется, она создает свою зеркальную копию, которая соответствует исходной цепи РНК. Иногда в процессе копирования возникают ошибки, а полезные ошибки повторяются. Каждая цепочка, выступая в качестве шаблона для собственной репликации, таким образом развивается и взаимодействует со своим окружением.

Некоторые ученые, в том числе Джеральд Джойс, предполагают, что жизнь могла зародиться вне клеток, когда свободно плавающие молекулы сталкивались друг с другом и образовывали связи, которые позволили бы им действовать как жизнь.Но Шостак утверждает, что клеточная мембрана была необходима, отчасти потому, что она могла бы удерживать вместе полезные генетические молекулы и не позволять полезным метаболитам, производимым генетически закодированными рибозимами, плавать в окружающей воде или захватываться другими проходящими протоклетками.

Эксперименты в его лаборатории показали, как такая мембрана может расти и делиться. Исследователи объединили жирные кислоты, такие как олеиновая кислота, с водой и буфером (чтобы поддерживать стабильный pH раствора), а затем встряхнули раствор.Если смотреть под микроскопом, ингредиенты собрались в пузырьки: круглые, заполненные жидкостью структуры с двухслойными мембранами. Добавление в окружающую среду дополнительных жирных кислот, служащих питательными веществами, привело к тому, что везикулы вырастали длинными, похожими на волосы волокнами, настолько хрупкими, что даже легкая струя воздуха на предметном стекле микроскопа заставляла их разламываться на части. Команда Шостака достигла аналогичных результатов с разными мембранообразующими молекулами и в разных средах, предполагая, что это вероятный путь роста протоклеточной мембраны и последующего деления.Но как эта структура может передать полезный генетический материал следующему поколению дочерних клеток? «Это генетический материал, который на самом деле выглядит гораздо более сложной проблемой», — говорит он.

Чтобы разделить унаследованные черты с последующими поколениями, современные клетки полагаются на ДНК — молекулу с двойной спиралью, состоящую из азотистых оснований аденина, цитозина, гуанина и тимина — для хранения и передачи генетической информации. Но для репликации ДНК в клетках требуются как одноцепочечная молекула РНК, так и белковые ферменты, а генетически закодированные белки слишком сложны, чтобы спонтанно образовываться на ранней Земле.Поскольку РНК может хранить и передавать генетическую информацию (например, ДНК) и катализировать химические реакции (например, белковые ферменты), многие исследователи полагают, что примитивные клетки использовали молекулы РНК для выполнения как генетических, так и ферментативных функций.

В конце 1960-х годов британский ученый Лесли Оргел предположил, что РНК или что-то в этом роде могла быть первой молекулой на Земле, которая могла воспроизводиться и развиваться; это стало известно как гипотеза «мира РНК». Оргел и другие десятилетиями пытались понять, как цепи РНК могли объединяться и воспроизводиться, но их усилия не увенчались успехом.«Сначала был большой прогресс, а потом он просто застопорился, потому что возникла дюжина различных проблем, и в то время не было очевидного ответа ни на одну из них», — объясняет Шостак. «Практически все разочаровались и подумали:« Может быть, жизнь началась не с РНК. Может быть, есть что-то более простое, более легкое в изготовлении, более легкое в воспроизведении ».

« Сейчас мы знаем гораздо больше, и, просто разбив вещи на отдельные, более мелкие проблемы, мы смогли решить некоторые из них ».

Исследователи искали альтернативы РНК, «и это привело к 10–20 годам действительно интересной химии, в результате которой было получено множество интересных молекул», — отмечает Шостак.«Но до сих пор не изобретено ничего проще или лучше, чем действительно работающая РНК». Некоторые исследователи поддерживают гипотезу «метаболизм прежде всего», предполагая, что жизнь могла начаться без генетического материала через серию самоподдерживающихся реакций, но Шостак и другие остаются неубедительными. Около семи лет назад он начал пересматривать препятствия, с которыми столкнулись Оргел и его современники в понимании синтеза РНК. «Сейчас мы знаем гораздо больше, — объясняет он, — и, просто разбив вещи на отдельные, более мелкие проблемы, мы смогли решить некоторые из них.

Лаборатория Шостака сейчас почти полностью сосредоточена на том, как первичная РНК могла копировать себя. Современные РНК соединяются очень регулярным и предсказуемым образом, при этом строительные блоки нуклеотидов соединяются, как цепочка. Каждый блок содержит сахар (рибозу), фосфат и одно из четырех азотистых оснований (также называемых азотистыми основаниями) — аденин, цитозин, гуанин и урацил (обычно называемые A, C, G и U). Рибозо-фосфатные звенья соединяются вместе, образуя «основу» РНК. В современных клетках белковые ферменты катализируют реакцию, которая объединяет нуклеотидные единицы в цепи РНК.

Модельная протоклетка, липидная мембрана которой могла бы заключать и защищать единственный ген
Изображение любезно предоставлено лабораторией Шостака

В протоклетках на ранней Земле цепь РНК служила бы шаблоном, на котором собиралась новая комплементарная цепь нуклеотидов. перед отсоединением, чтобы стать дополнительным шаблоном, на котором другие свободно плавающие нуклеотиды могли соединяться вместе. Но в отличие от предсказуемой современной РНК, ранняя РНК не обладала преимуществом белков, чтобы катализировать процесс построения.(Поскольку белки не могут образовываться без сложных и высокоразвитых клеточных механизмов, необходимых для их синтеза, большинство исследователей полагают, что они вряд ли существовали на исконной Земле). Следовательно, ранняя РНК, вероятно, была более беспорядочной, с гораздо большим разнообразием сахарного остова. и базы, говорит Шостак. Его команда в настоящее время экспериментирует, «чтобы получить некоторое представление о том, какая вариабельность допустима, а что отсеивается. Наша текущая модель заключается в том, что вы начинаете с чего-то беспорядочного и имеющего множество различных вариаций, а в ходе циклов репликации вы заканчиваете чем-то, что ближе к современной гомогенной РНК.

В статье Шостака и аспиранта Сохена Кима 2018 года проиллюстрирована возможная изменчивость ранней РНК и ее строительных блоков A, C, G и U. Ученые достигли прогресса в понимании того, как C и U могли образовываться в результате пребиотических химических реакций, но они боролись с A и G. Шостак и Ким предполагают, что РНК могла возникнуть с разных азотистых оснований, и их эксперименты показали, что нуклеозид-инозин , который может быть получен из A (аденина), эффективно работает вместо G (гуанозина).«Это упрощает общую проблему», — объясняет Шостак. «Теперь нам просто нужно знать, как сделать А».

Другие недавние эксперименты в лаборатории были сосредоточены на ионах металлов, необходимых для запуска процесса копирования РНК. Исследователи обычно используют магний, «но мы должны использовать его в очень высоких концентрациях», что имеет отрицательные побочные эффекты, вызывая деградацию РНК или разрушение клеточной мембраны. «Надеюсь, мы найдем какой-нибудь простой и правдоподобный способ заставить все работать с меньшим количеством магния, или, может быть, нам придется переосмыслить всю проблему и подойти к ней с другого направления», — объясняет Шостак.«Мы просто нащупываем дорогу в темноте, пытаясь увидеть, где может быть путь к решению».

Нагревание и охлаждение, связанные с вулканизмом, как, например, у Большого призматического источника Йеллоустоуна, способствовали бы ранней эволюции РНК.
Фотография Istock Images

Некоторые пути не работают и даже приводят к ошибкам. В 2016 году лаборатория Шостака опубликовала статью в журнале Nature Chemistry , в которой было показано, что пептид мог помогать репликации РНК без ферментов.Вскоре к лаборатории присоединился научный сотрудник Тиволи Олсен, который не смог воспроизвести эти результаты. Ее обзор статьи показал, что команда неверно истолковала данные, и Шостак отозвал статью. «Мы работаем над трудными проблемами, и самое сложное в науке, как я думаю, сказал Фейнман, — это не обмануть себя», — говорит Шостак. Потенциальное решение было захватывающим, «и я думаю, что оно просто слепило нас к тому, что происходило». «Благодать спасения», добавляет он, заключается в том, что они обнаружили ошибки самостоятельно, хотя он хотел бы, чтобы это произошло «до публикации статьи, а не после».Я бы сказал, что многие наши идеи в конечном итоге оказываются ошибочными, но обычно мы понимаем это довольно быстро ».

Он оптимистично оценивает потенциал недавних открытий в других лабораториях; например, Джон Сазерленд из Лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований (MRC) в Кембридже, Англия, недавно открыл новую технику активации нуклеотидов — химическое изменение этих строительных блоков для ускорения процесса репликации. Сазерленд поделился этими результатами с лабораторией Шостака до их публикации, и Шостак говорит, что они изучают способы включения этой техники в свои собственные эксперименты.

Когда его команда собирает рабочие протоклетки, которые содержат части РНК, они ожидают, что информация в некоторых конкретных последовательностях РНК принесет некоторую пользу протоклетке, которая ее окружает. Например, предыдущая работа предполагает, что некоторые последовательности РНК могут сворачиваться, чтобы стать рибозимом, который может производить немного более продвинутые липиды для клеточной мембраны. «Любая последовательность РНК, которая делает что-либо, что помогает ее собственным клеткам выживать или быстрее реплицироваться, начнет захватывать популяцию», — объясняет Шостак.«Это начало дарвиновской эволюции. А потом мы снова стали биологами ».

После получения Нобелевской премии Шостак мог бы покинуть лабораторию, чтобы посвятить себя поездкам и выступлениям с приглашениями, но «он по-прежнему сосредоточен на науке», — говорит Джеральд Джойс. «Это то, что я больше всего в нем восхищаюсь». Некоторые могут рассматривать фундаментальные исследования как интеллектуальную роскошь, но специалисты-практики утверждают, что все прикладные науки, науки начинаются с основных научных результатов, .«Когда Крик и Ватсон сели и начали делать картонные модели структуры ДНК, они понятия не имели, что 70 лет спустя это создаст индустрию стоимостью в миллиарды долларов», — отмечает Джон Сазерленд.

Szostak по-прежнему привержен делу решения этих больших и сложных вопросов, продолжая работу десятилетий.