Ключовий компонент зародження життя на Землі вдалося синтезувати в лабораторії

Зародження життя на Землі досі є однією з ключових загадок науки, і, схоже, вчені наблизились до її розгадки. Групі дослідників з Університетського коледжу Лондона (UCL) вдалось успішно синтезувати в лабораторних умовах хімічну сполуку, яка могла існувати на нашій планеті на ранніх етапах її існування. Це вказує на потенційну участь цієї сполуки у виникненні життя.

Як пише видання SciTechDaily, йдеться про поєднання пантетеїну є активним фрагментом коензиму А. Ця сполука є важливою для метаболізму – сукупності хімічних процесів, які підтримують в організмах життя. Раніше вченим не вдавалось ефективно синтезувати пантетеїн, через що виникло припущення, що він не брав участь у процесі зародження земного життя.

Тепер же групі вчених вдалось створити цю сполуку у воді за кімнатної температури. Для цього вони використали молекули, утворені з ціаністого водню, якого, ймовірно, був досить багато на ранній Землі. Статтю про результати своєї роботи дослідники опублікували у журналі Science.

У ній вчені припускають, що синтезувавшись якимось природним чином, пантетеїн міг сприяти хімічним реакціям, які обумовили перетворення простих попередників молекул білка та РНК на перші живі організми. Вважається, що це сталось 4 мільярди років тому.

Робота кидає виклик припущенню деяких дослідників про те, що життя не могло би виникнути у воді, адже вона надто руйнівна. Вони висунули теорію, що перші живі організми з’явились у водоймах, які періодично пересихають.

Роль амінонітрилів

Рушійною силою реакцій, що призвели до утворення пантетеїну, були багаті на енергію молекули, в науці відомі, як амінонітрили. Вони хімічно пов’язані з амінокислотами – будівельними блоками білків і, відповідно, основою життя.

Очолює команду хімік, професор Метью Паунер. Під його керівництвом дослідники з UCL уже використовували аналогічну хімію основі амінонітрилів, щоби продемонструвати, як могли бути створені під час зародження життя інші ключові сполуки. Зокрема йдеться про пептиди (ланцюжки амінокислот, що створюють білок) та нуклеотиди (будівельних блоках РНК та ДНК).

"Це нове дослідження є ще одним доказом того, що основні біологічні структури, первинні молекули, з яких побудована біологія, схильні до формування за допомогою хімії нітрилу", – стверджує професор Паунер. За його словам, відтворити за допомогою нітрилів різні класи біологічних молекул виявилось досить легко. І це переконало дослідника в тому, що думка про те, що життю передувала лише одна молекула – РНК, може бути хибною. А насправді існував цілий "РНК-світ" і базові молекули виникали паралельно. Так, на думку вчених, виникли РНК, білки, ферменти та кофактори, які заклали умови появи перших живих організмів.

"Наша майбутня робота буде присвячена тому, як ці молекули об'єднали, як хімія пантетеїну взаємодіє, наприклад, з хімією РНК, пептидів та ліпідів, щоб забезпечити хімію, яку окремі класи молекул не могли б забезпечити окремо", – додав учений.

Історичний контекст роботи

Раніше помітна спроба синтезувати пантетеїн була зроблена в 1995 році. Її зробив американський хімік Стенлі Міллер. Саме він розпочав експерименти в галузі походження життя, створюючи амінокислоти з чотирьох простих хімічних речовин у скляних пробірках. Однак вихід речовини у нього був дуже низьким і вимагав надзвичайно високих концентрацій хімікатів у дуже специфічних умовах. Висушені речовини запечатували у повітронепроникній трубці, а потім нагрівали до 100 градусів за Цельсієм.

Доктор Джаспер Фейрчайлд, провідний автор нового дослідження, пояснив, що основна відмінність цієї роботи та дослідження Міллера полягає в тому, що американський вчений намагався використовувати кислотну хімію, а сучасні вчені використали нітрили. "Наші реакції просто протікають у воді та дають високі виходи пантетеїну за відносно низьких концентрацій необхідних хімічних речовин", – розповів Фейрчайлд.

Професор Паунер до цього додав: "Припускалося, що ці молекули слід створювати з кислот, тому що використання кислот здається біологічним, і саме цьому навчають нас у школі та університеті. Нас навчають, що пептиди складаються з амінокислот". Але, за його словами, такий традиційний підхід ігнорує важливий інгредієнт — енергію, потрібну для створення нових зв'язків. "З нітрилами реакції виглядають трохи інакше, але кінцеві продукти – основні одиниці біології – неможливо відрізнити, чи утворюються вони внаслідок кислотної чи нітрильної хімії", – додав він.

Хоча стаття присвячена виключно хімії, дослідницька група заявила, що продемонстровані ними реакції цілком могли відбуватися в басейнах або озерах з водою на ранній Землі. Але малоймовірно, що в океанах, оскільки концентрації хімічних речовин, ймовірно, були надто великі.

Раніше OBOZ.UA розповідав про чорнобильських жаб, які, схоже, навчились захищатись від радіації.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.