Примитивные творцы: как химики приблизились к тайне жизни
Учёные давно пытаются разгадать секрет возникновения жизни на Земле. Постепенно они выстроили картину зарождения первых живых существ. Перед тем как эволюция вылепила человека из одноклеточного организма, она сотворила клетку из примитивного комплекса молекул. И биологи уверены, что это была молекула РНК.
Живой организм умеет размножаться, но для создания копии необходима информация о его устройстве. Её хранит молекула ДНК. Если прибавить к ней материю и энергию, то начнёт происходить синтез новых молекул. Таким образом, размножение можно считать масштабной химической реакцией, сообщил Forbes.
Любой реакции нужен катализатор, и в случае организма человека эту функцию выполняют белки. По сути, ДНК – это свод инструкций по их синтезу, где каждый ген кодирует свой белок. Но между ДНК и белком существует посредник – РНК. Сначала ферменты синтезируют РНК и только потом создают белок.
РНК так похожа на ДНК, что способна её заменить. Однако часть молекул рибонуклеиновой кислоты действуют как ферменты. Таким образом, ДНК – это носитель данных, но не фермент. Белок – фермент, но не хранит информацию. И только РНК объединяет эти качества. Возможно, от неё и зародилась жизнь, а остальное создано в ходе эволюции.
При этом чем молекула проще, тем легче ей самозародиться, и ключи к гипотезе логично поискать в короткой цепочке нуклеотидов. Однако успешные в сборке других молекул РНК имеют длинные цепочки, а те, что копируют хорошо, сами копируются плохо.
Так что учёные решили, что одной волшебной молекулы не существует, и выдвинули теорию, согласно которой каждая молекула выполняет свою функцию, а все вместе они выдают копию целой системы. Проведённый эксперимент позволил получить самокопирующиеся коллективы РНК, но пока им нужны десятки звеньев нуклеотидов.
Однако возникает вопрос, откуда на ранней Земле появились нуклеотиды. Зарубежные учёные предлагают гипотезу с опорой на реакцию Бутлерова, в которой водный раствор формальдегида становится сложной смесью сахаров. Всё, что необходимо – это тепло (либо ультрафиолет) и минеральная добавка. А формальдегид образуется от разрядов молний из водяных паров и углекислого газа. То есть компонентов для создания нуклеотидов на Земле было предостаточно.
В продуктах реакции Бутлерова присутствует рибоза – это основной компонент нуклеотидов РНК, но в них есть ещё фосфор и азот. Химики добавили к реагентам цианамид и обнаружили, как создаются предшественники нуклеотидов, поскольку он содержит азот.
Это не первый вариант синтеза нуклеотидов, и существует ещё масса химических путей, любой из которых мог быть реализован на Земле. Возможно, человечество так никогда и не узнает, как именно на планете зародилась жизнь. Но учёные продолжают проводить исследования и раскрывать секреты природы.
