История древней Земли поможет создать новые медикаменты

Несколько миллиардов лет назад, когда недавно сформировавшаяся Земля остывала после продолжительных метеоритных бомбардировок, на ней начали появляться химические предшественники жизни.

Сегодня ученые выводят химические реакции, имитирующие раннюю Землю, не только для того, чтобы узнать, как зародилась жизнь, но и для открытия новых возможностей для современной медицины.

В статье, опубликованной в журнале Origins of Life and Evolution of Biospheres, профессор химии и биоинженерии Висконсинского университета в Мадисоне Джон Инь и его коллеги описали первые шаги к получению химических составов, шифрующих информацию в разных условиях, которые могли бы имитировать окружающую среду доисторической Земли.

Соединениями, совмещенными исследователями, были аминокислоты — молекулярные кирпичики для белков, совершающих большую часть структурной и химической работы внутри живых клеток. Существует более 20 разных аминокислот, совмещающихся при формировании необходимых для жизни белков, но Инь и его коллеги сосредоточились только на двух — аланине и глицине: это одни из самых простых представителей таких молекул. К смеси они добавили энергетическую молекулу — трифосфат, — которая, предположительно, присутствовала на ранней Земле.

Исследователи «варили» смесь при разных температурах и кислотных условиях. В смесях без энергетической молекулы аминокислоты соединялись только в самых горячих и жестких условиях. В присутствии же трифосфата короткие цепи аланина и глицина формировались при умеренных температурах.

Интересно, что аланин и глицин не объединялись случайно. Напротив, аминокислоты соединялись в цепи в определенных последовательностях — в зависимости от температуры и pH.

Ключом к исследованию была способность определить состав разных аминокислотных цепей при помощи утонченной аналитической химии. Для проведения молекулярной характеристики Инь сотрудничал с Ли Линьцзюнь, профессором фармацевтики и химии. Их находка указала на первые проблески в хранении информации, появившемся миллиарды лет назад.

Ученые предполагают, что при длительной «варке» может проявиться даже более значительная сложность. Их реакции продолжались только сутки — это всего лишь мгновение по сравнению с историей планеты. Кроме того, ученые планируют добавить больше молекул в смесь.

В итоге они надеются создать смеси, в которых сложные молекулы будут самостоятельно образовываться из более простых компонентов и создавать самостоятельные химические реакции, взаимодействующие и питающие друг друга. Эти реакции могут хранить в себе ключи к созданию новых лекарств или к более эффективному синтезированию существующих соединений.