Наука разобралась в эволюционных механизмах, но вот само происхождение первой жизни до сих пор остается загадкой. Существуют лишь гипотезы о том, как неживые молекулы смогли организоваться во что-то, способное действовать и самовоспроизводится по собственной воле. Но теперь ученые из Научно-исследовательского института Скриппс (Калифорния, США) открыли новый набор химических реакций, проливающих свет на эту загадку. Эти новые реакции могут производить строительные блоки жизни из материалов, которые, как считается, были распространены в первичном бульоне ранней Земли.
Эксперименты с первичным бульоном
Считается, что первые жизненные формы возникли на Земле миллиарды лет назад из богатой питательными веществами смеси, часто называемой первичным бульоном. Неживые молекулы внутри этой смеси начали вступать друг с другом в реакции благодаря некоторой добавленной энергии - ударам молний или жару гидротермальных источников. Из простых веществ образовались основные органические соединения, затем аминокислоты, которые затем соединились в пептиды и белки и, в конечном итоге, в живые клетки.
Это, конечно же, очень упрощенная схема. конкретные химические реакции, которые происходили во время этого процесса, остаются неизвестными. Чтобы разгадать эту загадку, ученые экспериментируют с собственными версиями первичного бульона. Они создают смесь из элементов, которые, как считается, были обильно распространены на ранней Земле, а затем подвергают ее различным воздействиям, чтобы увидеть, как могут возникать вещества, предшествующие жизни.
Новый рецепт
Для нового исследования ученые института Скриппс придумали собственный оригинальный рецепт бульона и обнаружили в нем новый набор химических реакций. Исследователи использовали относительно простые ингредиенты, которые, были широко распространены на ранней Земле. В состав вошли цианид, аммиак, углекислый газ и альфа-кетокислоты. В итоге в этом бульоне началось производство аминокислот.
Но чтобы это произошло, каждый из четырех ингредиентов должен был сыграть свою роль. Альфа-кетокислоты - строитлеьные блоки, которые и сегодня используются живыми клетками для получения аминокислот. Аммиак является источником азота, который требуется в процессе конверсии. Цианид осуществляет конверсию, а углекислый газ ускоряет ее.
«Мы ожидали, что разобраться будет довольно сложно, но это оказалось еще проще, чем мы себе представляли. Если вы смешиваете только кетокислоту, цианид и аммиак, реакция просто начинает происходить. А как только вы добавляете углекислый газ, даже в малых количествах, реакция набирает скорость», - говорит сказал Раманараянан Кришнамурти, ведущий автор исследования.
По словам ученых, этот процесс идентичен тому, как аминокислоты образуются в живых клетках, за исключением того, что цианид является заменителем ферментов, которых еще не существовало в первоначальном супе.
Простота реакции
Такая простота и сходство с нынешними биологическими процессами говорит о том, что данная реакция - наиболее вероятный источник самой первой жизни на Земле. Другие гипотезы возникновения жизни требуют более сложных химических реакций.
Еще одна интересная особенность: анализ химического бульона показал, что в процессе реакции выделяется оротат в качестве побочного продукта. Оротат является предшественником нуклеотидов, которые составляют ДНК и РНК. А значит, одна простая реакция может создавать целый ряд ингредиентов для жизни.
Из простоты реакции следует еще один интересный вывод. Если для формирования строительных блоков жизни достаточно нескольких базовых элементов, то жизнь во вселенной может встречаться чаще, чем можно предположить. По сути, протекание подобных реакций на планетах со схожими условиями не просто вероятно, но практически неизбежно.
Теперь ученые планируют продолжить исследования и выяснить, какие химические реакции будут протекать в смеси в дальнейшем. «Могут ли аминокислоты начать образовывать небольшие белки? Может ли один из этих белков и начать действовать как фермент, чтобы сделать еще больше аминокислот?», - поясняет Кришнамурти.
Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
