Карта реакций позволяет найти истоки жизни

Химики из Великобритании построили карту химических реакций, позволяющих сделать вывод, что практически каждый исследователь, изучающий происхождение жизни на Земле ошибается и в то же самое время прав.

Проблемой «курицы и яйца» химической эволюции оставался вопрос о том, какие биологически активные молекулы появились в первую очередь. Тем не менее результаты работы Джона Сазерленда (John Sutherland) из Кембриджа позволяют предположить, что различные типы веществ, ставших основой для жизни, могли появиться одновременно.

Исследователи из группы Сазерленда построили диаграммы образования простейших углеводов, аминокислот и глицерина, которые, соответственно, являются топливом для метаболизма, строительными блоками для формирования белков и рибонуклеиновых кислот, а также жиров для формирования клеточных мембран. Построенные диаграммы показывают, как эти вещества могли образоваться на Земле только из циановодорода, сульфида водорода в условиях ультрафиолетового излучения Солнца.

Сазерленд отмечает, что в настоящее время ведутся интенсивные дебаты на тему того, что же могло образоваться в первую очередь – РНК, клеточные мембраны или углеводный метаболизм. В 2009 году исследователи из группы Сазерленда получили рибонуклеотиды, исходя из производных циановодорода, однако тогда так и не смогли высказать предположение о том, как могли образоваться эти производные. Ответ на этот вопрос было решено искать в изучении адских условий на Земле, в которых могли протекать эти первичные реакции. Первые биологически активные вещества образовывались в условиях непрерывной метеоритной бомбардировки, и цианиды могли образоваться в результате реакции углерода метеоритов с азотом атмосферы. Еще одним важным компонентом метеоритов, сыгравшим роль в возникновении жизни, мог являться сульфид железа.

Сазерленд поясняет, что выделение большого количества циановодорода могло привести к образованию значительных количеств сульфида водорода – сульфидные руды металлов часто растворяются в цианидсодержащих растворах. В 2013 году Сазерленд и Дугал Ритсон (Dougal Ritson) продемонстрировали, что сероводород и циановодород, взаимодействуя друг с другом, могли образовать углеводы.

К настоящему моменту химики показали, что в жестких условиях примордиальной Земли могло образоваться 50 различных молекул. В новой работе список из ранее синтезированных молекул, включавших цитидин-, уридинрибонуклеотид и малые углеводы, пополнился глицерином и еще 11 аминокислотами. Выход многих продуктов составляет 40-70%, что значительно превышает выходы аминокислот в 1%, полученные в каноническом эксперименте Юри-Миллера.

Сазерленд полагает, что такая эффективность может быть связана с постепенной подачей реагентов в систему, а не разовым их смешением. Исследователи предполагают, что в условиях примордиальной Земли такое поэтапное введение реагентов могло быть обусловлено водными потоками и градиентом концентраций.

Специалист по биохимии из Университетского Колледжа Лондона Ник Лейн (Nick Lane) высоко оценивает результаты работы Сазерленда, однако заявляет, что приведенные в ней результаты пока не могут претендовать на гипотезу, полностью замещающую существующие гипотезы химической эволюции, так как в пользу выводов Сазерленда существует еще недостаточное количество геологических свидетельств.