Вещество, из которого зародилась жизнь: новое открытие






Вещество, из которого зародилась жизнь: новое открытие

Профессор Раманараянан Кришнамурти вместе с командой химиков смог получить вещество, из которого, по мнению ученых, на молодой Земле появились первые компоненты для формирования клеточной жизни.

Истоки зарождения жизни на Земле — величайшая загадка, над которой бьются ученые по всему миру. На этот счет существует множество гипотез, но ни одна из них так и не была полностью доказана: даже ведущие специалисты ломают голову над тем, какие обстоятельства помогли превратить неживую природу в протоорганику. Новое открытие, сделанное химиками из Научно-исследовательского института Скриппса (TSRI), может помочь ответить на один из самых важных вопросов в этой области: какие химические реакции привели к возникновению жизни?

Биохимия первых органических соединений

Ранее ученые предполагали, что важной частью «механизма жизни» является конкретная химическая реакция — фосфорилирование. С ее помощью можно комбинировать три ингредиента, которые, как считает современная наука, играли важнейшую роль для самых первых форм жизни. Это короткие нуклеотидные нити для хранения генетической информации; короткие фрагменты аминокислот для выполнения большей части базовой клеточной программы; наконец, липиды, формирующие стенки внутриклеточных структур. Однако до сих пор не было найдено ни одного соединения, способного в ходе реакции образовывать все три компонента. Теперь же оно найдено: диамидофосфат (DAP), по мнению химиков, присутствовал на Земле в период зарождения жизни и может быть ключом ко многим загадкам ее химической природы.

Ведущий автор исследования Раманараянан Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy), адъюнкт-профессор химии в TSRI, в своем пресс-релизе отметил, что фосфорилирование могло спровоцировать появление олигонуклеотидов, олигопептидов и базовых клеточных структур, составляющих единое целое. Это также открывает возможности для существования и других химических процессов, которые ранее считались невозможными в условиях молодой планеты.

Секреты фосфорилирования

Опубликованное в Nature Chemistry, исследование дает ученым новую надежду на то, что мы можем узнать что-то новое о превращении «химического хаоса» в клеточную биологию и биохимию. Другие реакции тоже считаются способными к фосфорилированию данных молекул, но они, во‑первых, требуют различных агентов, а во-вторых маловероятных сред для разного типа веществ. Кришнамурти трезво оценивает ситуацию и заявляет, что «трудно представить, как самые разные процессы могли объединиться в одном и том же месте, чтобы произвести в итоге первые примитивные формы жизни».

Во время процесса фосфорилирования происходит включение остатка ортофосфорной кислоты в различные небольшие органические молекулы, вследствие чего изменяются химические свойства последних. Так, нуклеозиды превращаются в нуклеотиды, из которых состоит ДНК и РНК. Фосфорилированные аминокислоты объединяются в пептиды — короткие белковые цепочки.

В живых организмах фосфорилирование обеспечивается ферментами киназами, однако это сложные белковые молекулы, чье появление также было бы невозможным без существования первичного переносчика ортофосфорного остатка. Как упоминалось выше, учёные полагают, что простым фосфорилирующим агентом является диамидофосфат (ДАФ). Он способен модифицировать все четыре нуклеозида РНК в присутствии воды и при широком диапазоне температур.

Показано, что при добавлении простого органического вещества имидазола, который также, вероятно, присутствовал в первичном бульоне, активность диамидофосфата приводила к появлению коротких РНК-подобных цепей из фосфорилированных нуклеозидов. Кроме того, ДАФ и имидазол способствовали возникновению фосфолипидных капель, которые, как считается, были предшественниками клеточных мембран.

Открытие Кришнамурти  — это лишь начало серьезной исследовательской работы, которая поможет ученым лучше понять происхождение жизни на Земле. Оно до сих пор не служит опровержением для прочих, даже самых абсурдных гипотез: пока неясно, сформировалась ли жизнь под воздействием внешних факторов, появилась ли на нашей планете в результате падения метеорита или стала результатом кропотливой работы инопланетян. О чем DAP позволяет судить с высокой степенью уверенности — так это о самой базовой клеточной биохимии. Ученые продемонстрировали, как фосфорилирование простых сахаров приводит к образованию углеводов, которые и были первыми «кирпичиками», из которой строилась жизнь. Самому профессору его работа напоминает Крестную фею из «Золушки» — «все, чего не касалась наша волшебная палочка, превращалось во все более сложные и удивительные структуры», шутит он.

Термин «первичный бульон» ввел советский биолог Александр Опарин. Согласно его теории, он возник в мелких водоемах Земли четыре миллиарда лет назад, еще до появления атмосферы, в результате постепенной химической эволюции молекул под воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения. Первичный бульон состоял из соединений, содержащих углерод, — аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов.

По материалам: www.popmech.ru, lenta.ru

Постоянный адрес статьи: http://wwintspace.net/n-1004.html







 

 
11.11.17 20:11 by siteman



© СОЕДИНЯЮЩИЙ МИРЫ (http://wwintspace.net/)