10.07.2018
Редакция Naked Science

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 14:15
Ольга Иванова

Ученые разработали анкету, которая поможет определить степень психопатии у домашних кошек. Тест можно пройти онлайн.

Вчера, 13:55
Алиса Гаджиева

На окраине Еревана археологи изучают развалины последней крепости древнего государства.

Вчера, 17:22
Василий Парфенов

Во время работы над проектом по изучению практических применений эффекта Казимира, которую ведут по заказу агентства DARPA, известного инженера Гарольда Уайта посетило озарение. Наблюдая за исследуемыми моделями, он обнаружил в них сходство с геометрией пузыря Алькубьерре — гипотетического метода сверхсветового движения за счет искривления пространства-времени. Так у Уайта родилась идея потенциально революционного эксперимента, в процессе которого может получиться прототип настоящего варп-двигателя.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

5 декабря
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

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: