Первые аминокислоты могли появиться еще в ранней Вселенной — Naked Science
10.07.2018
8 минут
Редакция

Первые аминокислоты могли появиться еще в ранней Вселенной

Теоретические расчеты показали, что сложные органические вещества могли образовываться в космосе еще 9 миллиардов лет назад, и объяснили проблему экспериментов Миллера — Юри.

maxresdefault

Еще в середине ХХ века считалось, что в космосе образуются лишь самые простые молекулы — вода, метан, аммиак, углекислый газ, — и только в условиях молодой Земли они образовали первые аминокислоты и другие органические соединения посложнее. Частично это подтвердили классические эксперименты Миллера — Юри, в которых смесь исходных веществ подвергалась действию таких условий (ультрафиолет, электрические разряды, нагрев) и действительно стала превращаться в коктейль, полный «строительных блоков жизни». Однако с тех пор астрофизики нашли в космосе немало даже более сложных молекул, чем полученные тогда «в пробирке».

 

Отсюда возникает вопрос об их происхождении и первом появлении на свет. Этой проблеме посвящена работа Стюарта Кауффмана (Stuart Kauffman) из Института системной биологии в Сиэтле и его коллег из Венгрии, результаты которой представлены в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org. Вместо лабораторных экспериментов авторы моделировали взаимодействия на компьютере и попытались показать, как в ранней Вселенной могли образоваться те органические соединения, которые обнаруживаются в космосе сегодня.

 

С учетом разнообразия участвующих атомов, возможных взаимодействий и связей между ними провести такие расчеты напрямую пока что невозможно. Поэтому авторы упростили модель, сведя ее к массе молекул, которые могли формироваться в условиях ранней Вселенной. И начали они с Земли — химически наиболее богатого из известных нам объектов.

 

В крупнейшей открытой базе данных PubChem содержится информация более чем о 90 миллионах различных молекул, подавляющее большинство которых обнаруживается в природе. Проанализировав ее, ученые обнаружили, что их распределение по величине имеет пик на уровне около 290 Да, что эквивалентно массе примерно 24 атомов углерода, и длинный «хвост» в сторону высокомолекулярных соединений массой в тысячи Дальтон. Это дало авторам «стоп-кадр» химии нашего времени.

 

Эту картину они сравнили с аналогичным распределением для веществ, обнаруженных в составе знаменитого Мерчисонского метеорита, найденного в Австралии в 1969 году. На этом примечательном небесном теле обнаружили целый химический зоопарк в десятки тысяч разных соединений, а Кауффман с коллегами показал, что (если не учитывать наиболее простые и легкие молекулы) их распределение по массе демонстрирует пик около 240 Да — и также длинный «хвост». Астероид Мерчисон сформировался не менее 5 миллиардов лет назад, в молодой Солнечной системе, так что его состав дал ученым «стоп-кадр» той эпохи.

 

Идея их состояла в том, чтобы, ориентируясь на эти условные точки, оценить темпы увеличения размеров и сложности молекул во Вселенной. Расчеты показали, что основной пик возникает и сдвигается в сторону утяжеления постепенно, в ходе случайных столкновений и реакций все более сложных соединений. Длинный «хвост» образоваться таким путем не успел бы, и его появление авторы связывают с «механизмом предпочтительного соединения» — как при взаимодействии аминокислот и коротких цепочек аминокислот друг с другом в образовании белковых молекул.

 

Проявлением двух механизмов и являются две особенности распределения: большой пик, который возникает уже на ранних этапах химической эволюции Вселенной, и длинный «хвост» крупных молекул, появляющийся значительно позднее. Экстраполируя эти процессы в прошлое, ученые заключают, что первые аминокислоты должны были появиться уже 168 миллионов лет спустя после Большого взрыва. Практически мгновенно — и намного раньше, чем можно было предположить.

 

Это весьма смелый вывод, который, конечно, нуждается в более внимательном изучении и подтверждении. Однако он может объяснить главную загвоздку экспериментов Миллера — Юри: со времени первых опытов в середине ХХ века ученые не раз пытались «продлить» их, усовершенствовав постановку опыта, чтобы получить в пробирке что-нибудь более сложное, нежели смесь аминокислот и других «кирпичиков жизни» — то, что называется автокаталитической химической сетью, в которой происходят разнообразные и все более сложные реакции. До сих пор этого не удавалось — возможно, потому, что даже у Вселенной это потребовало многие миллиарды лет, начиная с той поры, когда ни Земли, ни Солнца еще не было.

Вчера, 20:14
7 минут
Полина Гершберг

Клеточные линии человека с «лицом эльфа» помогли ученым подтвердить, что древние люди одомашнили сами себя.

4 часа назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Житель штата Флорида Кельман Ричес погиб во время полета на реактивном ранце.

Вчера, 14:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи полагают, что усваивание алкоголя, возможно, позволило предкам человека разумного возвыситься над другими видами.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

Вчера, 20:14
7 минут
Полина Гершберг

Клеточные линии человека с «лицом эльфа» помогли ученым подтвердить, что древние люди одомашнили сами себя.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

19 ноября
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: