Предложен кандидат на ключевую молекулу для возникновения жизни

Химики назвали молекулу диамидофосфата (ДАФ, H₅N₂O₂P) возможным критически важным ингредиентом зарождения жизни на Земле. Она могла участвовать в сборке трех основных компонентов живых систем: последовательностей нуклеотидов, цепочек аминокислот и липидов. Статья с результатами опубликована в журнале Nature Chemistry.

Среди ученых, занимающихся возникновением жизни, популярна гипотеза о том, что в объединении отдельных органических молекул в биологически функциональные комплексы важную роль играла реакция фосфорилирования — переноса остатка фосфорной кислоты. Эта реакция могла стимулировать появление первых коротких цепочек РНК для хранения информации, небольших пептидов (маленьких белков) для выполнения основных функций и липидов, образующих стенки для разделения сред с разными условиями. До этого момента ученые не знали о фосфорилирующем агенте, который потенциально существовал на ранних этапах развития Земли и мог производить все три класса соединений в одинаковых и реалистичных условиях.

«Мы предлагаем фосфорилирующее вещество, которое может одновременно приводить к появлению олигонуклеотидов, олигопептидов и напоминающих клеточные стенки структур, — поясняет ведущий автор статьи Раманараянан Кришнамурти. — Это, в свою очередь, обеспечивает появление других химических реакций, невозможных до этого момента, что потенциально приводит к появлению первых простых живых существ».

Авторы новой работы продемонстрировали в эксперименте, что ДАФ может фосфорилировать все четыре входящих в состав РНК нуклеозида в широком диапазоне внешних условий. Добавление катализатора имидазола (C₃H₄N₂), который мог в то время существовать на Земле, приводило как к появлению коротких РНК, так и к самосборке фосфолипидных капсул из глицерола и жирных кислот. При комнатной температуре ДАФ позволял объединяться аминокислотам глицину, аспартату и глутаминовой кислоте в пептидные цепи, то есть маленькие белки.

Доказать роль ДАФ в зарождении жизни будет сложно, но он реализует фосфорилирование посредством такого же разрыва связи фосфор — азот и при таких же условиях, как и протеинкиназы — специальные ферменты, присутствующие у всех современных форм жизни. Авторы надеются разобраться в этом вопросе. «На Земле есть множество минералов, которые выделяют подобные соединения фосфора и азота при соответствующих условиях, — говорит Кришнамурти. — Астрономы обнаружили указания на то, что подобные соединения существовали в газопылевых облаках в межзвездной среде, поэтому наличие таких веществ на ранней Земле и их участие в появлении сложных молекул жизни весьма вероятно».