Около 4 млрд лет назад на дне океанов работали подводные гидротермальные источники. Горячие щелочные потоки (около 70 °C, pH 9−12), насыщенные водородом, смешивались с холодной, слегка кислой водой первичного океана (около 5 °C, pH 5,5). Среди минералов железа и никеля формировались микропористые стенки, проводящие электроны. Эти природные контрасты создавали химическое напряжение, напоминающее внутренние процессы современных клеток, и могли запускать первые реакции фиксации углерода без участия ферментов.
Такой сценарий воспроизвели в лаборатории. Специальные реакторы имитировали смешение гидротермальных флюидов с океанической водой и позволяли регулировать температуру, состав минералов и электрические токи. В роли катализаторов выступали железо-серные (Fe-S) и никелево-железо-серные (Fe-Ni-S) минералы, сходные по свойствам с активными центрами ферментов. Под их влиянием углекислый газ (CO₂) восстанавливался сначала до муравьиной кислоты (CH₂O₂), а затем — до уксусной (C₂H₄O₂). Эти первые два шага пути Вуда-Льюнгдаля закладывали основы древнего метаболизма, позволяя запасать энергию в связях, аналогичных АТФ — универсальной молекуле энергии всех живых клеток.
В исследовании также изучалась роль электрических токов. Было обнаружено, что слабых токов, порядка наноампер (10⁻⁹ А), было достаточно для эффективного снижения уровня CO₂ и поддержания протометаболизма. Первые условия жизни формировались не из хаотического «супа» молекул, а из упорядоченного обмена энергией и энтропией, где минералы выступали проводниками и катализаторами химических превращений.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что горячие источники раскрывают тайны древних океанов Земли.
