Деятельность урана-235 могла способствовать зарождению жизни на Земле

Канадские ученые проанализировали данные геологов и пришли к выводу, что 2,5-4 миллиарда лет назад во многих местах Земли запасы урана-235 были достаточно высоки для того, чтобы собраться в одном месте и превратиться в природные ядерные реакторы. Возможно, именно их деятельность и способствовала самозарождению жизни на нашей планете.

Фото:

Что и говорить, для многих из нас "ядерный реактор" и "жизнь" — понятия несовместимые. Скорее, словосочетание "ядерный реактор" ассоциируется со смертью и разрушением. Однако, судя по всему, подобное было далеко не всегда. Есть интересная гипотеза о том, что когда-то давным-давно жизнь зародилась на Земле именно благодаря деятельности ядерных реакторов.

Правда, сразу хочу сказать, что речь идет не о тех устройствах, что мы привыкли называть реакторами — урановых "печках", превращающих воду в пар для того, чтобы он вращал турбины в АЭС. Естественными ядерными реакторами геологи называют обширные, но точечные залежи породы с высокой концентрацией урана в земной коре. Они образуются тогда, когда в одном месте Земли случайно скапливается большое число изотопов данного элемента.

Читайте также: Черный цвет спасает от радиации?

Примером может служить "атомный реактор", обнаруженный в 1972 году в Африке, под Габоном, спонтанно возникший два миллиарда лет тому назад из-за высокой концентрации урана-235 и сейчас уже полностью выгоревший. Было установлено, что он родился в результате смещения горных пород из-за движения плит Африканского континента. Это привело к тому, что несколько рассеянных месторождений урана в буквальном смысле этого слова "вдавило" друг в друга. После чего образовалась зона с повышенной концентрацией урана, в которой, естественно, пошла спонтанная реакция распада — все, как в АЭС, только более медленно.

Уже тогда у ученых возникло подозрение, что в далеком прошлом Земля могла не раз создавать такие реакторы. Ведь "молодость" нашей планеты была куда более бурной в геологическом смысле. Вулканы, поднятие вещества из мантии в рифтовой зоне, магматические плюмы, дрейф континентов и горообразование — все это могло способствовать созданию таких реакторов.

Конечно же, все они были небольшими и выгорали по геологическим меркам достаточно быстро — за пару сотен миллионов лет. Габонский реактор, существовавший куда дольше, в этом смысле представляет собой исключение из правила.

И вот недавно канадские исследователи из Университета Виктории Джей Каллен и Лоуренс Куган на основе данных геологов смогли точно оценить современную концентрацию урана в земных недрах в разных областях планеты. Они построили модель, из которой следует, что 2,5-4 миллиарда лет назад во многих местах запасы урана-235 были достаточно высоки для того, чтобы собраться в одном месте и превратиться в природные ядерные реакторы.

Концентрации тяжелых элементов в одном месте могла, по мнению ученых, способствовать не только случайность, но и вышеупомянутые геологические процессы, а также, например, мощные приливные силы Луны, которая в те времена была намного ближе к Земле, чем сейчас. Согласно их исследованиям, около 3,8 миллиардов лет назад таких реакторов на планете могло быть несколько тысяч!

Эта дата весьма интересна тем, что, согласно данным палеонтологов, первые следы жизни на планете относятся именно к этому периоду. Не случайно ли это? Аспирант из Университета штата Монтана Захария Адамс считает, что нет. В 2007 году этот молодой ученый выдвинул гипотезу о том, что именноэнергиярадиоактивного распада помогла собраться простым соединениям в более сложные органические молекулы. Но как это могло получиться?

Общеизвестно, что высокая радиация губительна для любой жизни, поэтому, без сомнения, прямо над реактором должно было образоваться "мертвое" пятно, где нет никакой жизни — любая органическая молекула здесь была бы уничтожена ионизирующим излучением, образующимся в ходе распада. Но вот по краям пятна, там где уровни радиации невелики, дело могло обстоять совсем иначе. Здесь излучение могло способствовать соединению простых органических молекул в более сложные, например, аминокислот — в белки, а нуклеотидов — в нуклеиновые кислоты.

Интересно, что опыты в лабораториях доказали, что подобное возможно — при малых дозах радиации нуклеотиды достаточно быстро соединялись в короткие цепочки РНК, которая была первым носителем наследственной информации на планете (подробнее об этом читайте в статье "В начале была… рибонуклеиновая кислота").

Кроме того, излучение в подобной ситуации играла еще и весьма креативную роль. Без всякого сомнения, оно воздействовало на примитивные организмы, создавая мутации. Тем самым повышалось биологическое разнообразие, и ускорялся естественный отбор — ведь он тем активнее, чем жестче оказывается давление на систему, а какое давление может быть жестче радиации? Таким образом, на вопрос, почему первые клетки возникли очень быстро, за какие-то 400-500 миллионов лет, а потом очень долго не могли собраться в многоклеточный организм, можно дать определенный ответ: в первом случае их "подстегивали" ядерные реакторы, а во втором — нет.

Традиционно считается, что роль "организаторов" сложных молекул при зарождении жизни на Земле выполняли разряды молний. Об этом говорил еще в начале прошлого века отечественный ученый Опарин, а позже американский биохимик Миллер доказал подобное предположение, устроив опыт с электрическими разрядами, которые он пропускал через раствор органических молекул. Тем не менее, гипотеза Адамса не отменяет творческой роли молний в процессе зарождения жизни. Она лишь добавляет еще один действующий фактор — ионизирующее излучение. Оно вместе с молниями и помогло молекулам стать более сложными, и, следовательно, живыми.

Кстати, косвенным доказательством этой гипотезы является то, что многие наиболее древние микроорганизмы хорошо переносят высокие дозы облучения. Об этом свидетельствуют, например, опыты бразильских ученых с бактерией Deinococcus radiodurans (подробнее о них читайте в статье "Страшная ягода — источник жизни на Земле? "), которая является одним из самых древних организмов, доживших до наших дней. Причем биологи выяснили, что у нее имеются специальные механизмы защиты от радиации, на создание которых ушли миллионы лет. Зачем, спрашивается, ей нужно было их вырабатывать, если данный фактор среды не был постоянно действующим?

Читайте также: Как размножалась первая клетка

Г-н Адамс считает, что данные Каллена и Кугана делают его гипотезу более обоснованной, то есть переводят из разряда теоретических в разряд рабочих. Кроме того, теоретически подобная же ситуация с реакторами может возникнуть на любой планете Вселенной, а это уже, пусть не сегодня, но вполне доступно проверке. И когда это произойдет, ученые смогут еще сильнее приоткрыть завесу над тайной происхождения жизни…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"