|
Первая молекула жизни
|
|
|
|
Переход от простой химии к сложной биологии молекул, давших начало жизни, - это загадка, которую ученые пытаются разгадать на протяжении веков. Новое исследование предполагает, что условия на Земле около 4,3 миллиарда лет назад были хорошо приспособлены для естественного образования РНК, первой информационной молекулы, поддерживающей биологию и эволюцию. В то время в атмосфере Земли преобладали углекислый газ, азот, водяной пар и диоксид серы, которые были химически восстановлены в результате падения на планету крупных астероидов, что временно создало условия, которые, возможно, способствовали образованию РНК.
|
|
|
|
Одно из удивительных открытий, сделанных исследователями, заключалось в том, что минерал борат, который, как ожидалось, вмешивался в основные пребиотические процессы, связываясь с ключевыми ингредиентами и предотвращая дальнейшие реакции, на самом деле оказывал противоположный эффект. Вместо этого борат помогал протекать химическим реакциям, устраняя нежелательные побочные продукты и поддерживая уровень рН, необходимый для синтеза РНК.
|
|
|
|
В пребиотической химии существует несколько гипотез, направленных на то, чтобы понять, что появилось первым и какие процессы спровоцировали образование биомолекул, которые в конечном итоге дали начало жизни. Одной из таких теорий является гипотеза "РНК -первая", или "мир РНК", которая предполагает, что РНК появилась раньше ДНК или белков, действуя как химический катализатор и генетическая схема. Это также предполагает, что самые ранние формы жизни полагались на способность РНК к самовоспроизведению.
|
|
|
|
|
|
|
Для этого исследования исследователи изучили модель прерывистого синтеза (DSM), которая объясняет, как РНК могла образоваться в реальных условиях на ранней Земле или раннем Марсе, когда жизнь только начинала формироваться.
|
|
|
|
Модель предполагает шесть взаимосвязанных этапов, начиная с преобразования газов в ранней атмосфере Земли в пентозные сахара, такие как рибоза, и заканчивая соединением нуклеотидных предшественников РНК в цепочки РНК посредством катализа на вулканическом базальтовом стекле.
|
|
|
|
Предыдущие исследования подтвердили эффективность каждого из этих этапов в лабораторных условиях. Оставалось неясным, могут ли все они выполняться одновременно в реальных природных условиях без вмешательства человека.
|
|
|
|
Исследователи хотели определить, совместимы ли все шесть этапов и могут ли они работать вместе в естественной среде без вмешательства человека. Другим предметом их внимания был борат, который играет ключевую роль на многих этапах DSM, начиная с управления образованием пятиуглеродистых сахаров из простых углеводов и заканчивая контролем того, как фосфатные группы связываются с другими ингредиентами, участвующими в реакциях.
|
|
|
|
Чтобы ответить на эти вопросы, команда воссоздала в лаборатории древние условия на Земле, смоделировав подземные водные системы, окруженные настоящим вулканическим базальтом, который периодически высыхал и затапливался. Чтобы проверить, может ли РНК образовываться непрерывно без вмешательства извне, они объединили все ингредиенты сразу в одном контейнере.
|
|
|
|
Эксперименты показали, что шестиступенчатый процесс DSM может осуществляться без участия человека в системах подземных вод, богатых боратами и окруженных породами, богатыми базальтом.
|
|
|
|
В химически сбалансированных условиях реакции превращают очень простые молекулы в цепочки РНК, длина которых может достигать 100-200 единиц.
|
|
|
|
Первоначально ученые опасались, что борат может подавлять реакции, но эксперименты показали, что этот минерал на самом деле способствует протеканию реакций и удаляет нежелательные побочные продукты.
|
|
|
|
Эти открытия могли бы приблизить нас еще на один шаг к окончательному разгадыванию тайны происхождения жизни.
|
|
|
|
Источник
|
