Гипотезу синтеза аминокислот на Земле проверили в нанореакторе

qimono/Pixabay/Science Photo Library/Getty Images/Indicator.Ru

Аминокислоты — строительные блоки белков — могли самостоятельно формироваться в атмосфере молодой Земли. Однако то, что молекулы могли образоваться, еще не означает, что процесс был вероятным. В журнале ACS Central Science исследователи сообщили, что энергетически реальные взаимодействия цианистого водорода (HCN) и воды могут приводить к образованию большинства предшественников РНК и белков, которые и привели к зарождению жизни на Земле.

В 1953 году Гарольд Юри и Стенли Миллер провели эксперимент, в ходе которого воссоздали представления тех лет об условиях атмосферы Земли в катархее (4–4,6 млн лет назад). Процесс включал пропускание электрического тока через колбу с реагентами. В посуде были простые химические вещества, присутствующие на ранней Земле — вода, метан, аммиак и водород. Электрический ток имитировал разряды молний в бурной атмосфере молодой планеты. Анализ смеси показал, что эксперимент привел к образованию 22 аминокислот. Открытие же показало возможность для биомолекул самопроизвольно синтезироваться при определенных условиях.

В 1968 году Карл Везе предложил гипотезу РНК-мира. Согласно ей, первыми «жителями» нашей планеты были ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот (РНК). Они хранили генетическую информацию, они катализировали химические реакции. Позже именно они дали начало молекулам ДНК и белка.

Сторонники гипотезы показали, что водный раствор HCN — отправная точка для образования предшественников РНК и белков. Однако атмосфера Земли четыре миллиарда лет назад могла препятствовать прохождению фотонов высоких энергий. Молнии и ультрафиолет просто могли не достигать земной поверхности. А потому Кумар Ванка и его коллеги из Индийской академии задались вопросом, могло ли тепло океанических вод быть движущей силой реакций биосинтеза из водного раствора HCN.

Чтобы выяснить это, исследователи использовали недавно разработанный инструмент, называемый ab initio nanoreactor (AINR). Нанореактор рассчитывает столкновения смеси молекул и образование новых молекул. Результаты анализа показали, что простого взаимодействия цианистого водорода и воды достаточно для синтеза предшественника аминокислоты глицина и РНК. Реакции оказались как термодинамически, так и кинетически выполнимыми. Другими словами, они не требуют много энергии, как металлические катализаторы.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.