Международная группа ученых представила новую теорию о возникновении жизни на Земле, согласно которой ее появлению предшествовали не «первичные бульоны», а тонкие пленки из слизи или геля, покрывавшие поверхность планеты. Согласно гипотезе, отдающей предпочтение гелеобразной среде (известной как теория «сначала гель»), ученые полагают, что именно гелеобразные структуры, прикрепленные к минералам и горным породам, могли создать ту уникальную среду, которая способствовала организации хаотичных химических реакций в сложные, самовоспроизводящиеся системы, положив начало биологической эволюции.
На протяжении длительного времени научные исследования базировались на идее о «первичного бульона» – водоеме, богатом органическими молекулами, подвергающимся воздействию энергии, выделяемой молниями или вулканами. Тем не менее, ключественной сложностью этой гипотезы всегда было разбавление: в водной среде полезные молекулы распределяются на значительном расстоянии друг от друга, и реакции затрудняются диффузией, препятствуя формированию более сложных химических соединений. Новая модель предполагает необходимость пространственной организации для перехода от химии к биологии. По мнению авторов, такую роль могли выполнять гелеобразные структуры.
Разработанная исследователями модель рассматривает гель как промежуточное состояние между твердым и жидким веществом – мягкую материю, которая может удерживать воду, одновременно захватывая и концентрируя молекулы внутри полустабильной структуры. Подобные образования, схожие с внеклеточным веществом, образующимся в современных микробных биопленках, вероятно, действовали как природные концентраторы, удерживая необходимые для реакций компоненты и отбраковывая избыточные, а также смягчая колебания температуры, кислотности и солености. Это давало химическим системам возможность преодолевать важные ограничения, например, низкую эффективность реакций полимеризации и автокатализа в условиях низкой концентрации.
Наиболее интересным моментом в данной гипотезе является утверждение о том, что гелеобразные системы способны были поддерживать примитивные метаболические процессы еще до возникновения настоящих клеток. Внутри этой структуры могли стабилизироваться самоподдерживающиеся каталитические реакции и запускаться процессы матричного синтеза, при которых молекулы участвуют в формировании структур, подобных себе. Следовательно, жизнь не возникла мгновенно внутри мембраны, а прошла этап организации химических систем в «липких» пленках на поверхности. Ограничение внутри клеточных структур стало последующим шагом, который ускорил эволюционные изменения.
Данная теория важна не только для изучения истории Земли. Специалисты предлагают ввести термин «ксенопленки» — инопланетные аналоги биопленок, которые могут формироваться из веществ, отличных от земных, и не иметь структуры, привычной для клеток с ДНК. Авторы , при поиске внеземной жизни на Марсе или спутниках Юпитера и Сатурна необходимо применять агностические подходы, позволяющие выявить сложные химические системы или органические структуры на поверхности, а не только объекты, напоминающие клетки. Ученые отмечают, что это лишь одна из возможных теорий, но она объединяет отдельные сведения в целостное представление, выдвигая на первый план простейшие гели как ключевой элемент в вопросе возникновения жизни.