Происхождение жизни связали с возникновением глины

Исследователи из Канады и США показали, что янтарная кислота — один из ключевых метаболитов в клетках живых организмов — может катализировать образование глинистого минерала в горячей воде.

16.5K
Выбор редакции

По современным представлениям, зарождение жизни на Земле протекало параллельно с геологическими процессами. При этом их механизмы носили взаимопроникающий характер: так, глинистые материалы катализировали возникновение сложных органических молекул — будущих элементов протоклеток, — которые, в свою очередь, стимулировали формирование минералов. Предполагается, что благодаря способности связывать заряженные молекулы и высокой адсорбции глина могла послужить «подложкой» для синтеза полимеров, например РНК, из разрозненных нуклеотидов и образования прототипов клеточных мембран из жирных кислот. Поэтому глинистые минералы интересуют как геологов, так и эволюционных биологов.

 

С точки зрения биохимии, наиболее примечательным из неорганических составляющих глины является цинк. Вероятно, он сыграл свою роль в абиогенезе (образовании органических молекул) еще до вхождения в состав эволюционно консервативных клеточных последовательностей, которым помогал поддерживать структуру. Известно, что кристаллы сульфида цинка способны на фотокатализ — превращение энергии солнечного света в энергию химических связей, — это свойство используется в качестве отправной точки для гипотезы «цинкового мира». Фактически речь идет об абиогенном фотосинтезе, который живые организмы впоследствии освоили посредством сложных белковых комплексов.

 

Ранее с помощью сульфида цинка ученым удалось катализировать взаимопревращение элементов цикла трикарбоновых кислот (одного из центральных внутриклеточных процессов) в лабораторных условиях. В новой работе сотрудники Массачусетского технологического института, Университета Макгилла и Университета Кентукки проверили, могут ли эти кислоты стимулировать формирование содержащих цинк минералов. Одним из компонентов цикла выступает янтарная кислота, которая благодаря строению может связывать ионы металлов, в том числе алюминия — важного компонента глин. Используя янтарную кислоту, авторы воспроизвели в пробирке глинистый минерал сауконит. Кристаллы были получены при температуре раствора 90 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении в течение 20 часов.

 

Снимки и трехмерная реконструкция нанокристаллов минерала, полученного в растворе / ©Ruixin Zhou et al., Scientific Reports, 2017

Снимки и трехмерная реконструкция нанокристаллов минерала, полученного в растворе / ©Ruixin Zhou et al., Scientific Reports, 2017

 

Помимо воды и янтарной кислоты раствор также содержал ионы металлов и кремниевую кислоту. По словам ученых, указанные условия оказались оптимальными, однако формирование минерала происходило и при другой температуре, пусть и с меньшей скоростью. Возможность проведения реакции в относительно широком диапазоне средовых условий позволяет предположить, что в процессе эволюции возникновение органических молекул в результате фотокатализа привело к образованию глинистых почв, которые сыграли важную роль в появлении сложных органических молекул.

 

Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

 

Ранее американские химики показали, что в ходе эволюции сероводород, сенильная кислота и фосфор могли привести к параллельному возникновению основных органических молекул — липидов, аминокислот и нуклеотидов — под воздействием ультрафиолетового излучения.

Наука

Naked Science Facebook VK Twitter
16.5K

Комментарии
Аватар пользователя Станислав Крытыш
Вчера
Да, всё вы правильно пишите, но представьте если...
Аватар пользователя Илья Аксенов
Вчера
Наш энергетический мир – это один из уровней...
Вчера
Что американцы считают свою страну лучшей в мире и сам...
Комментарии
Владимир Матвеев. Основной вопрос науки о происхождении жизни: мембрана или фаза? (Доклад на 2-ой Всероссийской конференции по астробиологии «Жизнь во Вселенной: физические, химические и биологические аспекты», Пущино 5-9 Июня, 2016): https://youtu.be/n3I21xlIBvI
Скачать слайды: http://www.bioparadigma.spb.ru/conf/Matveev-2016-The.great.basic.questio...
Сайт конференции: http://cryosol.ru/astrobiology-2016.html

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку