Первые аминокислоты могли появиться еще в ранней Вселенной — Naked Science
10.07.2018
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
©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.
Позавчера, 10:00
Сергей Васильев

Ученые обнаружили материал, способный становиться то изолятором, то проводником — в зависимости от приложенного давления.

Позавчера, 11:04
Илья Ведмеденко

Компания General Atomics показала, как может выглядеть потенциально революционный БПЛА — носитель ракет класса «воздух — воздух». Такие аппараты будут запускать с борта самолета-носителя.

27 июля
Сергей Васильев

Астрономы изучили короткий гамма-всплеск 200826A и связали его со сверхновой, взорвавшейся в миллиардах световых лет от нас.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: