Гипотеза горячих источников о происхождении жизни

Мы представляем проверяемую гипотезу о происхождении жизни на суше, в которой центральную роль играют изменчивые вулканические бассейны горячих источников. Гипотеза основана на экспериментальных данных о том, что полимеры, инкапсулированные в липидные оболочки, могут синтезироваться в результате циклов гидратации и дегидратации с образованием протоклеток. Используя метафоры начальной загрузки простой компьютерной операционной системы, мы показываем, как протоклетки, проходящие через влажную, сухую и умеренно влажную фазы, подвергают полимеры комбинаторному отбору и извлекают из первоначально случайных последовательностей структурные и каталитические функции, включая стабилизацию структуры, формирование пор и примитивную метаболическую активность. Мы предполагаем, что протоклетки, агрегирующие в гидрогель в промежуточной умеренно влажной фазе циклов увлажнения—высушивания, представляют собой примитивную систему прогенот. Популяции прогенот могут подвергаться отбору и расселению, формировать ниши в новых средах и обеспечивать сетевой эффект обмена, который способен совместно направлять их эволюцию в первые микробные сообщества. Обобщены лабораторные и полевые эксперименты, проверяющие первые этапы данного сценария. Затем сценарий помещён в геологический контекст ранней Земли, чтобы предложить правдоподобный путь от возникновения жизни в химически оптимальных пресноводных бассейнах горячих источников до появления микробных сообществ, устойчивых к более экстремальным условиям в разбавленных озёрах и к солёным условиям морской среды. Прослеживается непрерывность биогенеза — от простых агрегатов протоклеток через переходную форму прогенота к устойчивым микробным матам, оставляющим в геологической летописи ископаемые отпечатки строматолитов, столь характерных для горных пород. Представлена дорожная карта дальнейшей проверки гипотезы. Мы сравниваем сценарии происхождения жизни в океанических гидротермальных источниках и в наземных бассейнах, а также рассматриваем их значение для последующей эволюции многоклеточной жизни, например растений. В заключение, используя эту гипотезу, мы предполагаем, где жизнь могла также возникнуть в таких местообитаниях, как Ma...