• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
12.05.2023
Даниил Сухинов
11
11 789

Ученые выяснили, как на безжизненной Земле могли сформироваться первые белки

5.9

Появление первых белков и их взаимодействие с РНК на добиотической Земле было ключевым шагом в происхождении и ранней эволюции жизни. Однако как на безжизненной, не так давно сформировавшейся Земле появились эти первые органические полимеры? Похоже, группа исследователей из Японии нашла правдоподобный ответ на эту давнюю загадку зарождения жизни.

катархей
Земля во времена катархейского эона в представлении художника / © Richard Bizley / Автор: Pinaria Caprarius

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) — биополимеры, способные нести генетическую информацию, подобно ДНК, и катализировать биологические реакции, подобно белкам. Взаимодействия между белками и РНК поддерживают основные биологические процессы, включая синтез белков (трансляцию), синтез РНК по ДНК (транскрипцию) и регуляцию экспрессии генов. Зарождение этих взаимодействий было ключевым этапом в происхождении жизни и, как полагают исследователи, произошло в начале так называемого мира РНК или при переходе от мира РНК к системам «ДНК — белок».

И если теории абиогенного (то есть без помощи живых существ) синтеза РНК находят все больше экспериментальных подтверждений, позволяющих получить цепочки длинной в 100-200 звеньев, то для белков не все так просто. Различные аминокислоты — составные звенья белков — могли быть получены как в результате наземного синтеза, так и доставкой астероидом на пребиотическую Землю. Дальнейший синтез пребиотических пептидов (небольших цепочек аминокислот) изучали на протяжении десятилетий с учетом различных геологических условий молодой Земли, включая вулканические геотермальные поля, гидротермальные поля, донные отложения и приливные отмели, а также возможного влияния минералов, солей, ионов и величин pH.

Однако наилучший результат, который смогли получить в лаборатории, ограничивался пептидами, состоящими из 20 аминокислот. Притом что обычно известные сегодня белки, выполняющие какую-либо значительную функцию в клетке, состоят из сотен, а то и десятков тысяч аминокислот. Кроме того, сильнощелочные условия, в которых были получены такие пептиды, несовместимы с синтезом РНК из-за ее низкой стабильности. Да и наличие подобных условий на Земле времен катархея (сразу после ее формирования) крайне сомнительно.

Группа исследователей из Университета Тохоку (Япония) предложила свой механизм абиотического синтеза первых белковых цепочек на молодой Земле. В центре этого механизма — борная кислота и ее соли, способствующие полимеризации аминокислот в цепочки пептидов. Подробное описание своего исследования авторы привели в статье, опубликованной в журнале Communications Chemistry.

Прибрежная зона
Древняя прибрежная зона, богатая бором, могла катализировать полимеризацию аминокислот в полипептиды / © Yoshihiro Furukawa

Борсодержащие минералы были обнаружены в изобилии в некоторых из древнейших горных пород осадочного происхождения, найденных на Земле: например, в метаосадках возрастом 3,8 миллиарда лет в Гренландии. При этом по изотопному составу бора в этих минералах можно предположить, что растворенные бораты и борная кислота были обогащены в изолированных бассейнах, предположительно, накапливавших и аминокислоты с другими органическими материалами.

Подобные бассейны должны были постепенно испаряться и вновь пополняться водой из глобального океана с растворенными в ней органическими веществами, тем самым накапливая все необходимые составляющие для абиогенного синтеза РНК и белков. Ранее было показано, как бораты и борная кислота способствуют образованию РНК. В новом исследовании японские ученые продемонстрировали, что в присутствии этих же веществ могут спонтанно образовываться полипептиды длиной до 39 аминокислот.

По словам авторов исследования, крайне важно, что все реакции проходят в нейтральной и слабокислой средах, наиболее вероятных для катархейской Земли. Ведь таким образом богатая бором нейтральная испарительная среда послужила бы идеальным местом для образования и взаимодействия между двумя наиболее важными полимерами на пребиотической Земле.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:50
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.

Вчера, 13:09
Ольга Иванова

Обычно жизнь неандертальцев изображают как крайне тяжелую с высоким уровнем стресса, в том числе детского. Международная группа ученых пришла к выводу, что их дети, как и отпрыски наших непосредственных предков, имели одинаковый уровень стресса, но на разных стадиях развития. Это может говорить о разных подходах к уходу за детьми, что, возможно, имело долгосрочные последствия — частично такое обстоятельство вызвало вымирание неандертальцев.

Вчера, 15:20
Nadya

В конце 2022 года ученые забили тревогу из-за неизвестной эпидемии, от которой гибнут морские ежи в заливе Акаба около израильского города Эйлат. Долгое время биологи не могли понять причину их вымирания. К счастью, исследователи Тель-Авивского университета выяснили, что смертельно повлияло на морских животных.

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.

22 мая
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

11 Комментариев

Dmitry Malikov
13.05.2023
-
2
+
У нас с идеями по поводу возникновения жизни всегда есть одна великая проблемка: мы понятия не имеем о том какая была земля того времени. Например не знаем каково было содержание диоксида углерода в атмосфере. А он на земле всегда был главным газом от которого зависел парниковый эффект и стало быть температура поверхности планеты. К нашему времени его осталось крайне мало ,но во времена когда не было жизни вулканы извергали его, и он мог оставаться в атмосфере несчётные миллионы лет. Сколько было диоксида углерода в те времена? Определите это сложно. С тех пор в результате фотосинтеза он практически весь превратился в органический углерод и кислород, который опять же пошёл по большей части на окисление горных пород и лишь позднее стал выделяться в атмосферу. Содержащая больше диоксида углерода Атмосфера не только лучше грела ,но ещё и была гораздо более плотной. Атмосферное давление в те времена было явно выше . И стало быть вода могла кипеть при гораздо более высокой температуре чем сейчас, что создавала более благоприятные условия для появления жизни. Но каким оно было сейчас посчитать очень трудно. Если к этому добавите ещё потерю воды атмосферой и землёй от убегания газов в космос....
Dmitry Malikov
13.05.2023
-
0
+
Как из аминокислот появились белки? У вас есть детская азбука из букв? И теперь представьте себе, что вы высыпайте эти буквы из коробки на пол просто наугад. Какова вероятность ,что из них сложится какой-то читаемый текст? Вроде бы никакая... однако представьте, что вы такими делами занимаетесь миллиард лет?
Dmitry Malikov
13.05.2023
-
0
+
На самом деле я не удивлюсь, если за время моей жизни будет создано десяток вполне правдоподобных теорий появления жизни на земле.. и все эти теории будут абсолютно правдоподобными. Ну если осадочные породы тех времён сейчас не существуют в природе, и стало быть с точки зрения палеонтологии опровергнуть или подтвердить эти теории невозможно ,то почему нет...
Максим
13.05.2023
-
0
+
клоуны,- это давно известно.
-
0
+
Если при прочтении статьи в слове "белки" ставить ударение на Е, то она станет более забавной. (исследование - балдеж)
boris kolomin
12.05.2023
-
0
+
Уменьшает или увеличивает такой механизм вероятность нахождения жизни на других планетах? То есть, это какая то редкая и уникальная химическая реакция или простая? Насколько естественно такие борные бассейны могли быть образованы?
    Dmitry
    13.05.2023
    -
    0
    +
    Самих теорий появления жизни на земле полным полно. если этот конкретно способ окажется слишком редким ввиду того ,что редко встречались такие условия. то все теории вместе делают появление жизни гораздо более вероятным. Да что такое редкие условия? Вон цианобактерии вероятнее всего появились на земле где-то в одном месте, а потом настолько распростонились по планете что изменили климат и привели к глобальным оледенениям. С появлением жизни вероятнее всего так же :достаточно чтоб существовало одна лужица где она зародилась.... И вот через сотни миллионов лет мир плотно заселен живыми. А может жизнь зарождалась несколькими способами сразу? Потом известные нам белковые формы просто вытеснили других?
Andrey Kolkov
12.05.2023
-
0
+
Какая разница, принесло их метеоритами или нет, они же тоже на какой-то планете впервые должны были образоваться, но чуть раньше. Важен сам механизм.
    Dmitry
    13.05.2023
    -
    0
    +
    Некоторым почему-то кажется, что идея о том что жизнь прилетела вместе с кометой или метеоритом что-то объясняет. Хотя вопрос не в том где жизнь возникла ,а в том как.

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: