PNAS: пептиды могут создавать стабильные структуры даже в серной кислоте

Фото из открытых источников

Согласно исследованию, опубликованному в журнале PNAS, пептиды — короткие цепочки аминокислот — способны сохранять стабильность и образовывать сложные структуры в концентрированной серной кислоте. Это открытие проливает новый свет на возможность существования органической химии, например, в облаках Венеры или на внесолнечных планетах.

«Возможна ли жизнь в концентрированной серной кислоте? Большинство ученых, вероятно, скажут, что нет. Но в науке нет демократии. Единственное, что важно в науке, — это следовать за данными и экспериментальными результатами и соответствующим образом корректировать модели и гипотезы», — объясняет соавтор исследования Януш Пентковский из Вроцлавского университета науки и техники.

Группа исследователей представила экспериментальные результаты, показывающие, что даже пептиды, созданные из обычных земных аминокислот, способны сохранять стабильность в концентрированной серной кислоте — при условии отсутствия доступа к воде.

Это важная новость, поскольку, например, концентрированная серная кислота образует облака на планете Венера. «И облака Венеры, парадоксальным образом, возможно, являются одной из самых стабильных сред в Солнечной системе», — прокомментировал Пентковский. Он объяснил, что эти облака, состоящие на 98 процентов из капель концентрированной серной кислоты, стабильны и полностью покрывают планету. Поверхность планеты настолько горячая, что кислота испаряется, не достигнув её (так называемое явление вирги). «Если облака так же стары, как и планета, и существуют уже 4,5 миллиарда лет, они представляют собой чрезвычайно стабильную среду, в которой, возможно, органическая химия успевает трансформироваться во что-то более сложное», — выразил надежду доктор Пентковский. Новые возможности для поиска жизни связаны не только с Венерой, но и с другими каменистыми планетами, где серная кислота является доминирующей жидкостью.

Концентрированная серная кислота смертельно опасна для жизни на Земле. Эта кислота разрушает сахара, составляющие основу РНК и ДНК (рибозу и дезоксирибозу) и являющиеся источником энергии в клетках, а также расщепляет белки на мелкие фрагменты. «Тот факт, что в земных условиях кислота разрушает пептиды и расщепляет их на отдельные аминокислоты, обычно объясняется присутствием воды, которая гидролизует белки. Кислота является лишь катализатором этого расщепления, а вода — «разрушающим» химическим веществом», — объяснил Пентковский. Он добавил: «В ходе последующих исследований мы постепенно доказываем, что сама серная кислота на самом деле является очень хорошим растворителем для некоторых органических соединений. Однако эта органическая химия должна отличаться от той, которая существует на Земле».

Эксперименты показали, что пептиды в серной кислоте сворачиваются в очень специфические структуры. Наличие таких структур позволяет им выполнять разнообразные биологические функции.

«Мы ожидали, что серная кислота в лучшем случае «сварит» этот полимер — пептид примет форму гибкой спагетти, не имея стабильной структуры. Однако присутствие серной кислоты фактически помогает пептидам сворачиваться в форму, в которой отдельные фрагменты полимера взаимодействуют друг с другом. Это структуры, отличающиеся от тех, что существуют в воде, но стабильные», — пояснил исследователь.

«В настоящее время наши пептиды не обладают биологической функцией. Следующим шагом станет проверка их способности катализировать химические реакции, связывать ионы металлов или взаимодействовать с другими молекулами», — добавил Пентковский. Он также отметил, что это может стать началом новой области знаний — биохимии в серной кислоте.

«То, как выглядит жизнь на Земле, является результатом условий окружающей среды на нашей планете, а не моделью, которую следует применять ко всем планетарным средам в галактике. Мы не должны ожидать, что наша земная биохимия может быть перенесена на Марс или Венеру», — заключил Пентковский.

Эти результаты пока не означают, что жизнь существует в концентрированной серной кислоте, но они развеивают иллюзию о том, что она не могла возникнуть и выжить там. Исследователи указывают на неочевидные растворители, потенциально распространенные в галактике, которые могли бы создать среду, в которой сложная органическая химия имеет шанс на выживание.