Формула чуда: химиками сделан шаг к разгадке тайны зарождения жизни

Самым важным и загадочным событием в истории Земли остается зарождение жизни. До полной ясности еще далеко, но ученые уже приблизились к разгадке.

План, материал, энергия

Как рассказывает публикация Forbes, многие биологи считают, что первым шагом к созданию примитивного живого организма была РНК — одна из важнейших молекул в клетке.

Живая материя от неживой отличается способностью к размножению, созданию своих «копий», пусть и не точных. Для создания таких «списков» требуется план, «чертеж», информация, согласно которой будет устроен организм. У современных живых существ, за исключением ряда вирусов, такую информацию хранит ДНК.

Кроме плана, нужны исходный материал и энергия. Их можно получить посредством химических реакций, но еще потребуются катализаторы, они же ферменты. Этой функцией обладают белки. ДНК, по сути, это сборник инструкций по синтезу белков.

Нужен посредник!

Между ДНК и белками существует посредник — РНК. Она одновременно похожа и на ДНК, и на белки, в частности, может выполнять функции ферментов. Вот эта-то многозадачность, многофункциональность РНК и делает ее идеальным кандидатом на роль стартовой единицы жизни. Отсюда и гипотеза РНК-мира.

Молекула РНК является цепочкой однотипных звеньев (нуклеотидов). В клетке есть и микроРНК длиной в 20 нуклеотидов, и цепочки в тысячи звеньев. Ученые предположили, что общность из нескольких разновидностей РНК, в которой каждая молекула имеет свою функцию, вполне могла стать исходником для возникновения жизни.

Экспериментаторы проверили эту версию, и успешно: получили коллективы РНК, самовоспроизводящиеся в пробирке. Но даже тут требуются РНК длиной в десятки звеньев, и не очень велика вероятность их самопроизвольного синтеза. Самособираться могут молекулы в пять-восемь звеньев. Это в теории, на практике пока воспроизвести процесс в лаборатории не получается.

А если не упрощать?..

При этом остается и вопрос главного исходника: откуда вообще взялись нуклеотиды на ранней истории Земли? Химики предлагают обратить внимание на реакцию Бутлерова, открытую еще в 1861 году. В ней водный раствор формальдегида (СH2O) превращается в сложную смесь сахаров в условиях тепла и ультрафиолета в присутствии ряда минералов. Все эти исходники на протопланете были или теоретически могли сформироваться в химических реакциях того периода.

Среди многих продуктов реакции Бутлерова есть и сахара, присущие живым клеткам. В их числе рибоза — базовый элемент нуклеотидов РНК. Рибоза — это еще не нуклеотид, для его синтеза нужны азот и фосфор, а их нет в формальдегиде.

Авторы новой работы добавили к реагентам Бутлерова цианамид (CH2N2), который тоже в теории вполне реален в условиях ранней Земли. И этот синтез нескольких реакций сработал!

Понятно, что реальная жизнь — не лаборатория. Наверняка процесс был в природе более сложными, «грязными» и малоэффективными. Но, с высокой долей вероятности, часть из тех первобытных реакций «выстрелила»…