Ученые сделали интересное предположение об эволюции жизни на Земле
Возникновение жизни в «теплом маленьком пруду» около 4,5 млрд лет назад является относительно прочной основой современной биологии.
Несмотря на жизненно важную роль воды в обеспечении ранних органических реакций на Земле, один из самых основных ингредиентов не будет образовываться в водной среде, что поднимает вопрос о том, как жизнь изначально их приобрела. Новый эксперимент показывает, как могли происходить эти критические химические реакции.
Исследование было опубликовано в PNAS.
Амидные связи — звенья в цепочках аминокислот, которые составляют основу многих важнейших компонентов жизни, включая пептиды (короткие цепочки аминокислот) и белки (более длинные цепочки аминокислот, которые могут работать в форме ферментов).
Проблема в том, что амидным связям на самом деле препятствует вода, что является проблемой для океанического мира , такого как древняя Земля. Что-то еще, должно быть, сыграло роль, считают ученые, и новое исследование предполагает, что волшебство произошло на границе воды и воздуха.
«Здесь мы сообщаем об уникальной реактивности свободных аминокислот на границе раздела воздух-вода капель воды микронного размера, которая приводит к образованию изомеров пептидов в миллисекундном масштабе. Эта реакция проводится в условиях окружающей среды и не требует дополнительных реагентов, кислоты, катализаторов или излучения», — пишут химик из Университета Пердью Дилан Холдена и его коллеги в своей опубликованной статье.
Команда распылила микрокапли воды, содержащей две аминокислоты, глицин и L-аланин, на масс-спектрометр для детального химического анализа. Показано, что в каплях образуется цепочка из двух аминокислот — дипептид. Поскольку дипептиды способны строить дополнительные цепочки аминокислот, результаты предполагают, что микрокапли в воздухе могли ускорить раннее построение пептидных цепей, подвергая растворенные аминокислоты воздействию воздуха.
Миллиарды лет назад такие микрокапли могли образовываться в виде морских брызг, выбрасываемых из океана, создавая необходимые химические связи для развития жизни. Более того, реакция, наблюдаемая в этих экспериментах, происходила без добавления каких-либо других химических агентов, катализаторов или источников излучения, что повышает вероятность того, что она могла происходить на Земле миллиарды лет назад.
«Наблюдаемое образование пептидов из свободных аминокислот на границе раздела воздух-вода капель чистой воды, самой простой из всех пребиотических систем, предполагает, что такие условия, как атмосферные аэрозоли или морские брызги, могли обеспечить уникальную и повсеместную среду для преодоления энергетического препятствия, связанные с конденсацией и полимеризацией биомолекул в воде», — пишут ученые.
Если ученые правы, то там, где микрокапли воды попадают в воздух, в мельчайших масштабах окружающая среда может быть скорее сухой, чем влажной, а это означает, что будут созданы условия для синтеза дипептидов.
Однако пока это все еще гипотеза, и потребуются будущие исследования, чтобы выяснить, как эти аминокислотные цепочки складываются воедино и как эти основные химические строительные блоки привели к жизни на Земле, которую мы знаем сегодня.
Несмотря на жизненно важную роль воды в обеспечении ранних органических реакций на Земле, один из самых основных ингредиентов не будет образовываться в водной среде, что поднимает вопрос о том, как жизнь изначально их приобрела. Новый эксперимент показывает, как могли происходить эти критические химические реакции.
Исследование было опубликовано в PNAS.
Амидные связи — звенья в цепочках аминокислот, которые составляют основу многих важнейших компонентов жизни, включая пептиды (короткие цепочки аминокислот) и белки (более длинные цепочки аминокислот, которые могут работать в форме ферментов).
Проблема в том, что амидным связям на самом деле препятствует вода, что является проблемой для океанического мира , такого как древняя Земля. Что-то еще, должно быть, сыграло роль, считают ученые, и новое исследование предполагает, что волшебство произошло на границе воды и воздуха.
«Здесь мы сообщаем об уникальной реактивности свободных аминокислот на границе раздела воздух-вода капель воды микронного размера, которая приводит к образованию изомеров пептидов в миллисекундном масштабе. Эта реакция проводится в условиях окружающей среды и не требует дополнительных реагентов, кислоты, катализаторов или излучения», — пишут химик из Университета Пердью Дилан Холдена и его коллеги в своей опубликованной статье.
Команда распылила микрокапли воды, содержащей две аминокислоты, глицин и L-аланин, на масс-спектрометр для детального химического анализа. Показано, что в каплях образуется цепочка из двух аминокислот — дипептид. Поскольку дипептиды способны строить дополнительные цепочки аминокислот, результаты предполагают, что микрокапли в воздухе могли ускорить раннее построение пептидных цепей, подвергая растворенные аминокислоты воздействию воздуха.
Миллиарды лет назад такие микрокапли могли образовываться в виде морских брызг, выбрасываемых из океана, создавая необходимые химические связи для развития жизни. Более того, реакция, наблюдаемая в этих экспериментах, происходила без добавления каких-либо других химических агентов, катализаторов или источников излучения, что повышает вероятность того, что она могла происходить на Земле миллиарды лет назад.
«Наблюдаемое образование пептидов из свободных аминокислот на границе раздела воздух-вода капель чистой воды, самой простой из всех пребиотических систем, предполагает, что такие условия, как атмосферные аэрозоли или морские брызги, могли обеспечить уникальную и повсеместную среду для преодоления энергетического препятствия, связанные с конденсацией и полимеризацией биомолекул в воде», — пишут ученые.
Если ученые правы, то там, где микрокапли воды попадают в воздух, в мельчайших масштабах окружающая среда может быть скорее сухой, чем влажной, а это означает, что будут созданы условия для синтеза дипептидов.
Однако пока это все еще гипотеза, и потребуются будущие исследования, чтобы выяснить, как эти аминокислотные цепочки складываются воедино и как эти основные химические строительные блоки привели к жизни на Земле, которую мы знаем сегодня.
