Грозы сыграли минимальную роль в развитии первой земной жизни

Долгое время ученые полагали, что молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение и вулканическая активность стали ключевыми катализаторами синтеза органических веществ и появления первых форм жизни на доисторической Земле. Однако постепенно накапливается все больше данных в пользу того, что если небесное электричество и сыграло роль в развитии жизни, то весьма скромную.

Год назад вышло исследование, согласно которому атмосфера древней Земли, состоящая в основном из углекислого газа и азота, плохо подходила для генерации молний, и грозы в ней случались существенно реже, чем сегодня. Теперь в новой статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, международная группа ученых заявила, что вскоре после появления живые существа начали сами улавливать атмосферный азот, более не полагаясь на разряды молний.

Азот — один из важнейших элементов для жизни, но большая его часть находится на Земле в форме малоактивной молекулы N₂, которая делает его практически недоступным для живых существ. Лишь некоторые организмы, такие как клубеньковые бактерии, могут связывать атмосферный азот и превращать его в органические азотсодержащие вещества, доступные другим формам жизни.

Предположительно, до возникновения подобных бактерий основным «поставщиком» азота для примитивных живых организмов были молнии: под их воздействием атмосферный азот превращался в оксиды азота, нитриты и нитраты. Чтобы выяснить, как это происходило, группа ученых провела эксперименты в наполненных водой и различными газовыми смесями колбах, через которые пропускали электрические разряды напряжением почти 50 тысяч вольт. Это приводило к повышению концентраций азотсодержащих соединений в колбах.

Но изотопный состав таких соединений не соответствует составу азота в древнейших горных породах Земли, что предполагает небольшую роль молний в обеспечении азотом первой микробной жизни. По мнению исследователей, это служит доказательством того, что уже более трех миллиардов лет живые организмы сами обеспечивают себя доступным азотом, не полагаясь в этом важном деле на случайные разряды молний.

Скорее всего, молнии сыграли свою основную роль лишь в самом начале развития первых живых организмов, о чем потенциально свидетельствует состав горных пород, образовавшихся около 3,8 миллиарда лет назад и найденных в Гренландии.

Однако уже 3,2 миллиарда лет концентрации азота в горных породах становятся слишком высоки для молний, что, по словам авторов исследования, означает начало азотфиксирующей деятельности древнейших микроорганизмов на нашей планете.