Специалисты в области химии из Соединенных Штатов Америки утверждают, что несколько простых соединений, в изобилии доступных на древней Земле, имеют способность создать три основных класса биомолекул, которые необходимы для наличия жизни. Эксперты раздела «Новости науки» журнала для деловых людей «Биржевой лидер» считают нужным отметить, что к данным биомолекулам относятся: нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), аминокислоты и липиды. Исследование ученых на данную тематику представлено в издании Nature Chemistry.
С химической точки зрения, возникновение жизни на планете Земля можно сравнить с давним вопросом «что было первым: курица или яйцо?». Дело в том, что для данного процесса необходимы генетические молекулы (по типу ДНК и РНК), которые передают инструкции по созданию белков, тем не менее копировать ДНК и РНК клетки не могут без самих белков. Кроме этого, вышеуказанные процессы попросту невозможны без липидов, из которых и состоят защищающие клетку мембраны. Но для процесса синтеза липидов уже нужны ферменты, которые клетки синтезируют на основе белков.
Химик Джон Сазерленд из Кембриджа вместе со своими коллегами еще в 2009 году представил достаточно весомый аргумент в пользу гипотезы мира РНК: первой биомолекулой на самом деле была РНК, но она не только хранила генетическую информацию, а и выступала катализатором других достаточно важных реакций. Ученый показал, что два из четырех нуклеотидных основания РНК могут возникнуть самостоятельно, в реакциях с участием ацетилена и формальдегида.
Теперь же группа ученых продемонстрировала, что путь к РНК можно пройти от еще куда более простых веществ. Прекурсоры нуклеиновых кислот ученые создали на основе цианистого водорода (HCN), а также сероводорода (H2S), предварительно подвергнув их ультрафиолетовому излучению. Кроме всего прочего, сырье для естественных аминокислот и липидов возникает в похожих условиях. Вот и получается, что одна и та же группа химических реакций могла быть способна породить все основные структурные элементы жизни, причем одновременно.
Сазерленд убежден, что древняя Земля весьма способствовала подобным реакциям. Дело в том, HCN присутствует в кометах в большом количестве, причем именно в тех, которые часто падали на нашу планету в первые несколько миллионов лет с начала ее истории. Кстати, удары комет могли давать энергию для синтеза из водорода, углерода и азота HCN. В то время также было достаточно много H2S, ультрафиолетового излучения и металлосодержащих минералов, которые выступали в роли катализаторов данной реакции.
Тем не менее химики предупреждают, что данные реакции не могли постоянно проходить в одном и том же месте, поскольку для этого требуются различные объемы энергии и металлы-катализаторы. Предположительно, нуклеиновые кислоты, аминокислоты и липиды возникали в различных местах, а потом сливались воедино, в общий «бульон» (благодаря дождям, например).
Жизнь зародилась от удара метеорита?
В одной из лабораторий Праги имеется супермощный лазер, благодаря которому ученые смогли воссоздать удар астероида по поверхности нашей планеты и в конечном итоге всего лишь за долю секунды получить все органические компоненты РНК, которую, кстати, считают первым носителем генетической информации. Результаты данного эксперимента были представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а коротко о нем сообщает Science News.
Дело в том, что ученые уже давно ломают головы, пытаясь выяснить, как же на самом деле на Земле появилась жизнь. В особенности их интересует, как органические соединения возникли из неорганических. В первую очередь речь идет о пяти нуклеотидных основаниях РНК и ДНК: аденине, гуанине, цитозине, урациле и тимине. Ученые предположили, что формамид может быть одним из кандидатов на роль исходного вещества. Объясним: формамид - это достаточно простая субстанция, которая образуется при реакции цианистого водорода с водой и содержит все основные элементы органики: водород, азот, углерод и кислород.
Сватоплук Цивиш из Института физической химии имени Я. Гейровского, а также его коллеги из Соединенных Штатов Америки направили луч лазера на раствор, в составе которого имеются формамид и глина (эта смесь должна была изображать химическую среду древней Земли). Импульсы, продолжительность которых составляла всего одну треть наносекунды, сумели создать высокое давление и взлет температуры до 4200 градусов Цельсия, мощное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Проще говоря, именно раз те условия, какие ученые ожидали увидеть при падении астероида или кометы на поверхность Земли.
Благодаря данному эксперименту удалось запустить множество химических реакций, в результате которых, наряду с цианистым водородом, моноокисью углерода, аммиаком и метаном, появились все четыре нуклеотидных основания РНК (аденин, цитозин, гуанин, урацил). Несмотря на то что другим исследователям ранее уже удавалось найти аденин и гуанин в некоторых типах метеоритов, эксперимент пражских ученых впервые показал, что удар астероида может создавать «кирпичики» РНК с нуля.
