Американские ученые из Исследовательского института Скриппс показали, что для синтеза аминокислот — строительных блоков для белков — на древней Земле было достаточно альфа-кетокислот, цианида и углекислого газа. Побочным продуктом реакции является вещество, из которого могли быть синтезированы нуклеиновые кислоты. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
4 млрд лет назад Земля сильно отличалась от того, какой стала сейчас: на ней еще не было жизни, был только «первичный бульон». В нем содержались химические вещества, из которых со временем и появилась жизнь. Важнейшие молекулы для жизни — аминокислоты, из которых образуются белки, и нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК. Ранее американские ученые уже показали, что некоторые из важнейших органических молекул, необходимых для жизни, можно синтезировать из цианидов, простых молекул и воды. Однако эти реакции происходили не при комнатной температуре и в узком диапазоне pH. Это вызывает у ученых сомнения, что такие реакции были возможны на древней Земле. Тем не менее эксперименты доказали, что цианиды могут играть важную роль в химическом синтезе.
Сейчас аминокислоты в клетках синтезируются из альфа-кетокислот и азотсодержащих соединений в присутствии специализированных ферментов. Ранее было показано, что на древней Земле присутствовали альфа-кетокислоты, но предполагалось, что аминокислоты синтезировались из других веществ (например, альдегидов), так как на тот момент ферментов, необходимых для проведения реакции, еще не существовало. Но в таком случае непонятно, в какой момент и почему произошел переход от использования в качестве сырья альфа-кетокислот вместо альдегидов.
В своей новой работе американские ученые показали, что на древней Земле аминокислоты можно было получать из альфа-кетокислот без участия ферментов. В такой химической реакции, помимо альфа-кетокислот, должны участвовать цианиды, аммиак (источник азота) и углекислый газ. При этом реакция протекает при комнатной температуре и в широком диапазоне pH. Побочным продуктом реакции является оротовая кислота, из которой могут быть получены нуклеотиды — строительные блоки для ДНК и РНК. Это демонстрирует то, что первичного бульона могло быть достаточно для синтеза всех важных для жизни молекул.
Исследование также установило значимость углекислого газа на древней Земле. Он играл ключевую роль, так как даже следовые его количества способствовали проведению реакции. В то же время углекислый газ важен не сам по себе, а в комбинации с другими молекулами.
В дальнейшем ученые хотят понять, какие еще соединения они могут получить из смеси, моделирующей первичный бульон. Они собираются выяснить, могут ли аминокислоты самопроизвольно начать образовывать небольшие пептиды, а дальше — белки. Кроме того, им интересно, могут ли белки начать играть роль ферментов, ускоряя процесс синтеза аминокислот.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
