Гипотеза мира сульфидов железа


Гипотеза мира сульфидов железа — гипотетический этап возникновения жизни на Земле и ранней эволюции, предложенный Гюнтером Вэхтерсхойзером, юристом из Мюнхена, имеющим также научную степень по химии. Опубликовал свои идеи при поддержке философа Карла Р. Поппера. Как следует из названия теории, она предполагает, что жизнь могла зародиться на поверхности кристаллов сульфидов железа[1][2][3][4][5].

Согласно Вэхтерсхойзеру, самая ранняя форма жизни, названная им «первый организм», зародилась в вулканическом гидротермальном потоке при высоком давлении и высокой (100°С) температуре. Эта форма жизни имела сложную химическую структуру и использовала каталитические центры на основе переходных металлов (преимущественно железа и никеля, а также, возможно, кобальта, марганца, вольфрама, и цинка). Центры катализировали пути автотрофной фиксации углерода, благодаря чему из неорганических газов (таких как монооксид углерода, диоксид углерода, цианистый водород, и сероводород) образовывались небольшие неполимерные органические молекулы. Эти органические соединения задерживались на поверхности минералов как лиганды центров переходных металлов, обеспечивая тем самым автокаталитический «поверхностный метаболизм». Благодаря присоединению лигандов каталитические центры переходных металлов становились автокаталитическими. А благодаря формированию упрощённой формы цикла трикарбоновых кислот, зависимой от серы, автокаталитическим становился процесс фиксации углерода. Усиленные катализаторы расширяли область действия метаболизма, а новые продукты метаболизма ещё сильнее усиливали катализаторы. Основная идея этой гипотезы состоит в том, что раз будучи запущенным, этот примитивный автокаталитический метаболизм начинает производить всё более и более сложные органические соединения и всё новые пути каталитических реакций.

Основная идея гипотезы мира сульфидов железа состоит в том, что зарождение жизни прошло через следующие стадии: Водный поток с растворёнными в нём вулканическими газами (н-р монооксид углерода, аммиак и сероводород) нагрелся до 100°С и подвергся высокому давлению. Этот поток прошёл через породы переходных металлов (н-р сульфид железа или сульфид никеля). Через некоторое время началось формирование каталитических металлопептидов.

Реакция сдвига фаз вода-газ (CO + H2O → CO2 + H2) проявляется в вулканических потоках как при наличии различных катализаторов, так и без них[6]. Реакция железистых сульфидов и сероводорода в качестве восстановителя с залежами пирита — FeS + H2S → FeS2 + 2H+ + 2e (или H2 вместо 2H+ + 2e) проявлялись при мягких вулканических условиях[7][8]. Однако ключевой результат оспаривается[9] Фиксация азота была продемонстрирована для изотопа 15N2 в сочетании с залежами пирита[10]. Аммоний формируется при реакции селитры с FeS/H2S в качестве восстановителя[11]. Метилмеркаптан [CH3-SH] и сероокись углерода формируются из CO2 и FeS/H2S,[12] или из CO и H2 в присутствии NiS.[13]