Цианид мог катализировать абиогенный синтез аминокислот и нуклеотидов на ранней Земле, обеспечив запас «строительных блоков» для будущих биологических молекул.
©Henning Dalhoff
Жизнь на Земле зародилась около четырех миллиардов лет назад, когда планета была покрыта обширным океаном. Первым этапом этого долгого процесса была химическая эволюция — возникновение сложных органических молекул из более примитивных предшественников. Считается, что этот ключевой переход привел к формированию «первичного бульона» — насыщенного раствора веществ, в котором появлялись и эволюционировали РНК и протоклетки — уже вполне полноценные зародыши жизни.
Однако как именно это произошло, остается во многом неясным. Сегодня живые организмы способны синтезировать и аминокислоты (компоненты белков), и нуклеотиды (звенья цепочек ДНК и РНК) из простых неорганических исходных веществ. Но для этого у них есть ферменты, катализирующие нужные реакции. В океане ранней Земли ферментов, разумеется, не было, а значит, встает вопрос о том, как именно появился в нем весь набор аминокислот и нуклеотидов.
Несколько месяцев назад Раманараян Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy) и его коллеги показали, что катализатором многих превращений органических веществ могут служить обычные цианиды. Цианид — несложное соединение углерода и азота, которое часто встречается в космосе и было представлено на ранней Земле. Поэтому ученые продолжили изучение его возможной роли в появлении «строительных блоков» жизни. Результаты их работы представлены в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry.
На этот раз химики обратились к синтезу аминокислот. Сегодня живые клетки могут получать их из более простых кетокислот, используя для этого специальные ферменты. Существуют свидетельства о том, что кетокислоты могли присутствовать на ранней Земле. Поэтому ученые решили проверить, способен ли цианид помогать их превращению в аминокислоты без участия белков, в неживой природе.
И действительно, во время экспериментов было показано, что цианид в присутствии источника азота (аммиака) и небольших количеств углекислого газа приводит к образованию из кетокислот широкого спектра аминокислот. Такие реакции напоминают происходящее в живых клетках, за исключением того, что проходят в неживой среде, без участия ферментов. Они протекают при комнатной температуре и в широком диапазоне рН. Более того, в числе побочных продуктов — оротовая кислота, вещество, которое выступает одним из предшественников для синтеза нуклеотидов.
Таким образом, химики показали, что среди простых соединений, имевшихся на ранней Земле, могли без какого-либо участия живых организмов протекать реакции, приводящие к возникновению аминокислот и нуклеотидов, важнейших «кирпичиков» для более сложных биомолекул. Теперь ученые собираются выяснить, как именно они полимеризовались, образовав белки и нуклеиновые кислоты, с которых и началась настоящая жизнь.
Комментарии
Абиогенным синтезом аминокислот, углеводов и нуклеотидов уже никого не удивить, даже их последующей полимеризацией. Главный вопрос, на который никто не может дать ответ - почему в живых организмах лишь L-аминокислоты и D-сахара.
Другие не выжили, видимо.
Да, получаются большие молекулы, но где признаки жизни?
Вообще-то, учёные до сих пор спорят, где граница между живой и неживой материей. Нет чёткого и единого определения понятию "жизнь". Взять, например, вирус. Есть два типичных, но противоречивых мнения:
- "Вирусы – неклеточная форма жизни"...........................................
- "Сказать, что вирус — это живой организм, мы никак не можем, потому что вирус не может жить вне другого живого организма, такого как живая клетка"..........................................................Кроме того, философ даст одно определение понятию "жизнь", а биолог совсем другое. Короче говоря, это довольно скользкая тема )
Это вы скользкий типы. Вирусы не способны воспроизводить вне клетки, себе подобных, а значит не могут быть предшественниками живых клеток, но вы всегда ссылаетесь на вирусы когда хотите показать эволюцию клетки.
Что за бред вы несёте? Я своё личное мнение относительно трактовки термина "жизнь" не высказывал. Я привёл два примера распространённых мнений по этому вопросу. И внимательно перечитайте мой комментарий. Или у вас проблемы с переводом с русского языка.
В то время никаких больших организмов из клеток не существовало. Только "бульон" с большими молекулами. Как я представляю, наиболее "удачные" молекулы могли присоединять (чисто химически) из бульона некие сочетания (наиболее "вкусные") к себе и таким образом расти. А достигнув определенного размера - делиться, разламываясь пополам. Дальше - поедание других и т.д.
Я ничего не писал про "то время", про большие организмы тоже.
Отличная новость, я так примерно и предполагал, что жизнь на земле зародилась не миллионы, а миллиарды лет назад. Тогда встаёт законный вопрос, какая мы по счету цивилизация на планете, если смогли пройти свой эволюционный путь до полетов в космос менее чем за миллион лет?
Что в твоём понимании означает "цивилизация"? Тысячелетиями создавались одни и сменялись другими. Но если ты о куда более древних временах, то я тебя разочарую: никаких тому признаков не было и не будет. Предки современных людей существовали миллионы лет, и только сравнительно недавно (в пределах нескольких десятков тысячелетий) стали в достаточной степени разумными.
На основе каких данных у вас построена такая точка зрения?
Если нашли, то где результаты эксперимента по воспроизведению самозарождения жизни? Предъявите нам, пожалуйста
Эксперименты ведутся, но безуспешно.
То что аминокислоты и нуклеотиды могут образовываться чисто химическим (абиогенным) путем давно известно. И полимеризация их также возможна что подтверждено экспериментами
Непонятным остается конкретный механизм формирования ПЕРВОЙ ЖИВОЙ КЛЕТКИ а именно - каким именно образом белки и Нуклеиновые кислоты встретились и начали чётко взаимодействовать между собой т. е. каким именно образом возникла ЕДИНАЯ БЕЛКОВО - НУКЛЕИНОВАЯ СИСТЕМА В ЖИВЫХ КЛЕТКАХ которая и обеспечивает всю жизнедеятельность организмов. Насчёт того как именно первые живые организмы "избавились" от ненужных "правых" изомеров аминокислот в белках и "левых" сахаров в ДНК и РНК имеется интересная гипотеза Гидлея ( США) который показал что при снижении радиоактивного излучения может происходить разрушение оптических изомеров веществ. Хорошо известно что на первобытный Земле естественная радио активность была выше чем в настоящее время. Затем она начала снижаться из за полного распада радиоактивных изотопов. Вероятно первые живые организмы удачно "подловили" момент когда произошло разрушение изомеров при снижении радиации - но это только гипотеза.
Естественная радиоактивность не может являться единственным и исключительным фактором для зарождения жизни и эволюции живых организмов. Радиация влияет только на генные мутации. В большинстве случаев это отрицательный момент для зарождения и эволюции живых, с позволения сказать, образований. В исключительных случаях может проявиться в положительных факторах для зарождения (субъективное мнение) и развития жизни (научный факт). Проблема учёных в вопросе: "А как зародилась жизнь?" состоит в том, что нет исходных данных и есть колоссальное количество "пробелов" в химии, биологии, геофизики и других науках. Кстати, как вы относитесь к теории панспермии? (который не отвечает на вопрос о зарождении жизни в принципе).
И мне кажется, что это доказывает, важный факт: что жизнь не могла возникнуть сама по себе (самозародиться)
Почему? Аргументируйте своё мнение.