Ученые уже давно стремятся понять происхождение жизни на Земле. Новое исследование, проведенное учеными Института перспективных исследований, Института Науки о жизни на Земле (ELSI) и Университета Нового Южного Уэльса знаменует собой важный шаг вперед в усилиях по пониманию химического происхождения жизни.
Результаты этого исследования демонстрируют, как «непрерывные реакционные сети» способны производить предшественника РНК и, возможно, в конечном счете саму РНК — критический мост к жизни. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хотя многие механизмы, способствующие распространению жизни, хорошо изучены,переход от пребиотической Земли к эре биологии остается окутанным тайной.
Предыдущие эксперименты показали, что простые органические соединения могут быть получены из реакций химических веществ, которые, как считается, существовали в примитивной земной среде.
Однако многие из этих экспериментов опирались на скоординированное вмешательство экспериментатора. Новое исследование идет дальше, используя модель, которая хорошо подходит для наиболее точного моделирования природной среды без постороннего вмешательства.
Для проведения своей работы ученые подвергли воздействию высокоэнергетического источника гамма-излучения смесь очень простых мелких молекул — поваренной соли, аммиака, фосфата и цианистого водорода.
Эти условия имитируют радиоактивную среду, ставшую возможной благодаря естественным радиоактивным минералам, которые, вероятно, были гораздо более распространены на ранней Земле.
Ученые также позволили реакциям периодически «высыхать», имитируя испарение в неглубоких лужах и водоемах. Эти эксперименты вернули множество соединений, которые могли быть важны для происхождения жизни, включая предшественников аминокислот и других небольших соединений, известных как полезные для производства РНК.
Авторы используют термин «непрерывная реакционная сеть» для описания среды, в которой промежуточные продукты не очищаются, побочные продукты не удаляются, а новые реагенты не добавляются после исходных материалов.
Другими словами, синтез молекул происходит в динамической среде, в которой постоянно образуются и разрушаются самые разнообразные соединения, и эти продукты взаимодействуют друг с другом, образуя новые соединения.
«Эти типы непрерывных реакционных сетей могут быть довольно распространены в химии, но мы только сейчас начинаем создавать инструменты для их обнаружения, измерения и понимания. Впереди еще много интересной работы.»
Будущая работа будет сосредоточена на составлении карт реакционных путей для других химических веществ и проверке того, могут ли дальнейшие циклы радиолиза с последующим высушиванием генерировать химические продукты более высокого порядка.
Команда ученых считает, что эти модели могут помочь определить, какие примитивные планетарные среды наиболее благоприятны для образования сложных молекул. Эти исследования, в свою очередь, могли бы помочь другим ученым определить лучшие места для поиска жизни за пределами Земли.
Ruiqin Yi et al. A continuous reaction network that produces RNA precursors, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1922139117