|
Изучили процесс появления жизни
|
|
|
|
"Танец" молекул, который привёл к возникновению жизни миллиарды лет назад, до сих пор остаётся одной из самых больших тайн для современной науки. Что должно было произойти в те далёкие времена, чтобы из простых отдельных молекул возникла одна новая, способная к самовоспроизведению? Конечно, древняя "хореография" навсегда останется скрытой от нас временем, но учёные заявили, что, возможно, определили одну их ключевых стадий того великого события в истории нашей планеты.
|
|
|
|
Химики из Германии рассказали о реакции, в ходе которой основные химические вещества, присутствовавшие на ранней Земле, могли привести к появлению соединений, так называемых пуринов. Это химические вещества, которые являются ключевым компонентом ДНК, её "сестры" РНК и энергетического обмена во всех клетках.
|
 |
|
Новая научная работа является "очень красивой химией", говорит Джеральд Джойс (Gerald Joyce), химик из Научно-исследовательского института Скриппса.
|
|
|
|
Он и его коллеги уже давно предположили, что одним их ключевых ранних событий в этом процессе было формирование РНК – длинной, похожей на цепочку молекулы, которая несёт в себе генетическую информацию и ускоряет химические реакции.
|
|
|
|
Обе эти функции необходимы для развития жизни. Но выяснить, как могла возникнуть сама РНК и что привело к появлению "мира РНК", учёным пока не удаётся.
|
|
|
|
Напомним, что РНК (или рибонуклеиновая кислота) состоит из четырёх различных химических "строительных блоков": нуклеотидов аденина (А), гуанина (G), цитозина (С) и урацила (U).
|
|
|
|
Семь лет назад исследователи под руководством химика Джона Сазерленда (John Sutherland) показали правдоподобную серию стадий-реакций, в ходе которых на ранней Земле могли появиться цитозин и урацил — производные пиримидина.
|
|
|
|
Но в той работе не было показано, как возникли аденин и гуанин, производные пурина.
|
|
|
|
Другим исследователям удалось частично решить пуриновую загадку. Так, в 1972 году химик Лесли Орджел (Leslie Orgel) и его коллеги предложили один из возможных путей формирования пурина на ранней Земле. Но это никогда не казалось правдоподобным, рассказывает Томас Карелл (Thomas Carell), химик из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана.
|
|
|
|
"Люди искали искусственные пути, чтобы получить пурины, на протяжении 40 лет", — говорит Карелл.
|
|
|
|
Он и его коллеги наткнулись на новую зацепку несколько лет назад, когда изучили, как ДНК повреждается. ДНК очень схожа с РНК, за исключением того, что "кирпичик" урацил заменяется в ней тимином.
|
|
|
|
Исследователи изучили, как молекулы формамидопиримидина (FaPy) реагируют с ДНК, и обнаружили, что они также влияют на формирование пуринов. По этой причине учёные решили выяснить, могли ли ранние земные условия породить FaPy и, следовательно, пурины.
|
|
|
|
Первый шаг был простым: для него требовались только водород, цианид (соль цианистого водорода) и вода. Цианистый водород — это довольно простая молекула, содержащая только три атома – водород, азот и углерод. Считается, что она присутствовала в большом изобилии на ранней Земле. Она легко реагирует с водой, образуя класс молекул аминопиримидинов. Последние содержат несколько химических групп, называемых аминами.
|
|
|
|
Как правило, амины беспорядочно реагируют, образуя широкий ассортимент различных соединений. Это плохо, объясняет Карелл, потому что большинство из этих продуктов не будут пуринами.
|
|
|
|
Команда учёных решила проблему с помощью небольшого количества кислоты, которая также, считается, была в изобилии представлена на ранней Земле. Реакция вызволила дополнительные протоны из кислоты, которые присоединились к аминопиримидинам.
|
|
|
|
Дополнительные протоны "убили" химическую реакционную способность всех кроме одной аминогруппы в молекуле. В результате, к большой радости химиков, одинокий амин, который остался химически активным, стал именно тем, что воздействует на формирование пурина.
|
|
|
|
И это ещё не всё. Дальнейшие лабораторные тесты, представленные в научном журнале Science, показывают, что химически активный амин в аминопиримидине легко связывается либо с муравьиной кислотой, либо с формамидами.
|
|
|
|
Отметим, что в прошлом году космический аппарат "Розетта" обнаружил оба этих химических вещества на комете, так что учёные считают, что они также, вероятно, могли появиться на Земле.
|
|
|
|
Отмечается, что как только связи были образованы, продукты этих реакций затем "радостно" реагировали с сахарами для создания большого количества пуринов. "Это как каскад костяшек домино", — сравнивает Карелл.
|
|
|
|
Но есть те, кто вносит большую долю сомнений в открытие учёных. Так, химик Стивен Беннер (Steven Benner) из Фонда прикладной молекулярной эволюции (США) соглашается с тем, что предложенный синтез пуринов является "важным шагом вперёд" в вопросе понимания формирования РНК.
|
|
|
|
Но даже если результаты верны, говорит он, химические условия, породившие пурины, не совпадают с теми, которые группа Сазерленда предложила для формирования пиримидинов. По этой причине до сих пор не ясно, каким образом A, G, C и U, в конечном счёте, соединились вместе в единую цепь.
|
|
|
|
Кроме того, даже если все строительные блоки РНК были в одном месте и в одно и то же время, до сих пор остаётся загадкой, как в итоге была сформирована полноценная РНК, заключает Беннер.
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2753214
|
