Капли жизни

Чтобы из небольших молекул образовались крупные, им требуется время. Однако для того, чтобы миллиарды лет назад на молодой Земле могли запуститься механизмы химической эволюции, больших органических молекул должно было иметься уже в изобилии. Что же могло стимулировать их формирование? Возможно, простые… капли воды, аэрозолью взвешенные в воздухе.

В самом деле, соединение небольших молекул в крупные чем-то напоминает сборку паззла. Каждая деталь должна оказаться строго на своем месте, и этот процесс требует либо долгого «перемешивания», либо целенаправленного «склеивания», как это происходит в живой клетке. И в любом случае вам понадобится источник энергии, позволяющей протекать реакциям синтеза. Как же этот процесс протекал на заре жизни, когда не существовало ферментов, способных многократно облегчить и ускорить его?

Французские и британские исследователи считают, что «прародиной» крупных органических молекул могла стать поверхность водных капель. Проанализировав скорость протекания реакций синтеза на границе водной и воздушной сред, ученые показали, что здесь они развиваются достаточно быстро.

Авторы работы обратились к реакциям, скорость которых измерить особенно просто ? к реакциям синтеза флуоресцентных молекул из нефлуоресцентных. Смешав реагенты в воде, они добавили в нее масло, с помощью микрокапилляров создавая покрытые слоем гидрофобных молекул капли размерами от 8 до 34 мкм. А затем ? просто фиксируя рост флуоресценции ? оценивали скорость протекания реакций в этих каплях. Действительно: в таких коацерватных пузырьках синтез протекал быстрее, чем просто в водной среде, причем чем мельче пузырек ? тем быстрее шла реакция.

Секрет тут прост: чем меньше капля ? тем больше отношение ее поверхности к объему. А поверхность капли ? это почти двумерная плоскость, вероятность встречи реагентов на которой на порядок выше, чем в трехмерном объеме. Поэтому чем больше поверхность, тем интенсивнее протекает реакция синтеза.

В связи с этим ученые обращают внимание на атмосферные аэрозоли ? туманы, облака и другие виды водной взвеси в воздухе, суммарная поверхность которых, по современным оценкам, превышает  поверхность мирового океана. Если на заре существования Земли в этих каплях имелось достаточно исходных органических веществ, они могли стать тем полем, на которых разворачивался первый ? еще абиогенный ? синтез крупных молекул, включая нуклеиновые кислоты и белки.