• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 апреля
Михаил Орлов
4
4 977

Ученые доказали, что фрагменты белков могут возникать в межзвездном пространстве

3.7

Астрономам давно известно, что в космосе много разных органических веществ. Однако насколько сложной и, главное, близкой к биологическим молекулам может быть «внеземная органика»? Авторы новой статьи в журнале Science Advances доказали, что пептиды — то есть полимеры аминокислот, близкие белкам, — можно успешно получить в условиях, которые характерны для холодных скоплений пыли в межзвездном пространстве.

Реакции, приводящие к образованию белков в космосе
Реакции, приводящие к образованию белков в космосе / © S. Krasnokutski, MPIA Graphics Department

Одна из самых увлекательных и в то же время сложных проблем современного естествознания — это абиогенез, то есть зарождение жизни на основе исходно неживых компонентов. За прошедшее столетие ученые предложили целый ряд гипотез, которые отчасти объясняют абиогенез, но все они имеют недостатки и носят характер чистых предположений.

Первый и, в общем, самый простой шаг на пути к абиогенезу — это появление молекул в основе живой клетки: ДНК, РНК и белков. Эксперименты, которые показали принципиальную возможность «самосборки» аминокислот — структурных единиц белков, — провели еще С. Миллер и Г. Юри в далеком 1953 году. Впрочем, сейчас понятно, что они использовали условия, которых не могло быть на древней Земле. К тому же эксперимент не объясняет образование более крупных полимеров из аминокислот — белков и похожих молекул поменьше, пептидов.

Авторы новой статьи в Science Advances предположили, что пептиды, то есть короткие цепочки из аминокислот, могут самопроизвольно возникать в условиях глубокого космоса — в межзвездном пространстве. Речь о пропускающих свет скоплениях пыли, в которых царит космический мороз (около минус 260 градусов Цельсия), существуют стабильные молекулы и в том числе вода в виде льда. Из этого материала формируются кометы и астероиды, среди которых первые содержат менее изменившиеся и близкие к своему исходному состоянию вещества.

Известно, что кометы и прочие космические тела регулярно сталкиваются с Землей и другими объектами Солнечной системы. Такие «коллизии» были особенно часты во времена поздней тяжелой бомбардировки 4,1—3,8 миллиарда лет назад. Не исключено, что именно в те времена падающие метеориты «удобрили» Землю разнообразной органикой, в том числе такими соединениями, которые не могли образоваться на самой планете. Согласно современным представлениям, вскоре после того на Земле появились первые живые клетки.

Пептиды и белки вызвали особый интерес авторов, поскольку без них сложно представить самые базовые функции клетки — ускорение химических реакций и копирование ее структур. Современные живые существа синтезируют такие молекулы внутри своих клеток, в особых органеллах — рибосомах, — которые используют РНК в качестве матрицы. Однако ничего из этого не могло быть на Земле исходно.

Результаты масс-спектрометрии растворимых продуктов реакции между атомарным углеродом, угарным газом, аммиаком и водой, описанных при комнатной температуре / © S.A. Krasnokutski et al., 2024

Парадокс можно разрешить, допустив, что первые пептиды с каталитическими свойствами прибыли из космоса в готовом виде. Поэтому ученые воспроизвели условия, соответствующие облакам газа в межзвездном пространстве, и провели в них химические реакции с участием атомарного углерода-13, угарного газа и аммиака. Реакцию начали при температуре около минус 263 градусов Цельсия и повышали вплоть до 27 градусов. Чтобы не перепутать продукты реакции с обычной органикой, использовали меченый углерод с атомной массой 13.

В результаты экспериментаторы получили целый ряд пептидов, состоящих из самой простой аминокислоты, — глицина. Не все они приобрели стандартные для биологических молекул карбоксильный и амино-концы, подавляющее большинство имели по краям сразу две аминогруппы.

Одновременное использование нескольких аналитических методик позволило точно понять механизм реакции. В ее основе, как и ожидалось, — образование и полимеризация аминокетенов (NH2CHCO).

Примечательно, что в случае если реакцию проводили в присутствие воды (на поверхности льда), то формирование пептидов замедлялось. Вода также повлияла на состав продуктов: пептидные цепи стали короче и чаще имели «нормальные» концы — по одному амино- и карбоксильному на каждую.

Авторы подчеркивают особую роль аммиака в качестве катализатора полимеризации аминокетенов. Выходит, для формирования «внеземных» пептидов он гораздо важнее, чем вода — необходимая среда всех биохимических реакций на Земле.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
9 часов назад
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

12 часов назад
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

20 мая
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

21 мая
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

27 апреля
Редакция Naked Science

Первый эпизод рассказывает об исследователе, который посещает различные планеты в поисках инопланетной жизни. Видео переведено на русский специально для Naked Science.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

Vladimir Lukianov
21.04.2024
-
-1
+
Благодаря бурному росту знаний за последнее время, пропасть между неживой материей и живыми организмами только увеличилась. Было установлено, что даже древнейшие известные нам одноклеточные организмы непостижимо сложны. «Проблема биологии — найти простое начало, — говорят астрономы Фред Хойл и Чандра Викремасингхе. — Найденные в породах ископаемые остатки древних форм жизни не обнаруживают простого начала... Следовательно, эволюционная теория лишена должного основания» . По мере накопления информации все труднее становится объяснить, как могли возникнуть случайно такие неимоверно сложные микроскопические формы жизни.
    Юзернейм
    23.04.2024
    -
    1
    +
    Vladimir, человек скидывает протухшие копипасты, не знает про успехи работ по РНК-миру за последние 20 лет
    +
      ещё комментарии
      Андрей
      24.04.2024
      -
      0
      +
      Юзернейм, Этот товарищ не только здесь скидывает протухшие копипасты, в том числе и за авторством откровенных научных фриков.
      Vladimir
      4 недели назад
      -
      -1
      +
      Юзернейм, Невозможно объяснить эволюционной теорией возникновение полного генетического кода, являющегося необходимым условием для размножения клетки. В связи с белками и ДНК в голову приходит старая загадка о том, кто появился первым — курица или яйцо. Хитчинг говорит: «Образование белков зависит от ДНК. Но ДНК не может образоваться без уже существующего белка» . Итак, остается парадокс, выдвинутый Дикерсоном: «Что возникло сначала», белок или ДНК? Он утверждает: «Ответ должен гласить: „Они развились параллельно“» . В сущности, он говорит, что «курица» и «яйцо» развились одновременно, не происходя друг от друга. Кажется ли вам это разумным? Один научный журналист оценивает это так: «Возникновение генетического кода представляет собой сложную проблему типа „курица или яйцо“, и она пока что остается совершенно неразрешенной». Химик Дикерсон также сделал следующий интересный комментарий: «Эволюция генетического аппарата — это та ступень, для которой нет лабораторных моделей; поэтому рассуждать можно бесконечно, безо всяких ограничений неудобными фактами» . Но можно ли назвать научным подход, при котором запросто отмахиваются от лавины «неудобных фактов»? Лесли Оргел называет существование генетического кода «самым запутанным аспектом проблемы возникновения жизни» . А Фрэнсис Крик пришел к заключению: «Несмотря на то, что генетический код почти универсален, механизм, необходимый для его воплощения, слишком сложен, чтобы появиться в один момент». Стараясь уклониться от неизбежного вывода, что невозможное осуществилось «в один момент», эволюционисты выступают за постепенный процесс, при котором шаг за шагом мог бы действовать естественный отбор. Однако без генетического кода, обеспечивающего размножение, не может быть никакого материала для естественного отбора.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: