Учёные из американского Фонда прикладной молекулярной эволюции (FfAME) сообщают, что молекула рибонуклеиновой кислоты (она же РНК) может образоваться на базальтовом лавовом стекле спонтанно, без каких-либо "хитрых" химических условий.
Это открытие вносит ясность в один из самых волнительных вопросов науки: как "из камней, воды и воздуха" около четырёх миллиардов лет назад на Земле зародилась жизнь.
Учёные считают, что древнейшие организмы обладали именно РНК — более простым аналогом ДНК, который не только несёт генетическую информацию, но также может участвовать в химических реакциях.
Однако многие исследователи считают структуру РНК слишком сложной для того, чтобы она могла образоваться случайно. Классические схемы образования РНК столь запутаны, что их могут повторить лишь опытные химики, отмечают авторы нового исследования.
Именно эта сложность не позволяет представить, чтобы молекула РНК "собралась" на поверхности молодой планеты самостоятельно.
Поэтому исследователи из FfAME решили использовать, как они говорят, более простой подход.
Они рассмотрели условия, в которых более 4 миллиардов лет назад появлялись первые молекулы РНК. В этом не участвовало ни одно живое существо с его сложными клеточными механизмами. Людей тогда тоже не было, что уж говорить о химиках мирового уровня.
Зато 4,35 миллиарда лет назад на Земле в изобилии встречалось базальтовое стекло, или скрытокристаллические силикаты.
Базальтовое стекло такого же возраста, к слову, сохранилось и сегодня — на Марсе. Но о том, какие потрясающие возможности этот факт дарит учёным, мы расскажем чуть позже.
Считается, что такие силикаты образовались в ходе многочисленных ударов метеоритов о Землю, покрытую лавой. Она вырывалась на поверхность в ходе частых в то время извержений вулканов.
Из-за мощных ударов метеоритов также испарялась вода. Благодаря всем этим процессам на поверхности планеты образовывалась суша. Исследователи считают, что именно в такой среде могла образоваться способная к дальнейшему самовоспроизведению молекула РНК.
Авторы работы считают, что с метеоритами на Землю также попадал никель.
Команда показала, что в базальтовом стекле можно найти нуклеозиды и активированные, то есть настроеннные на химические реакции, фосфаты. В присутствии никеля, известного ускорителя реакций, фосфаты с радостью образуют соединения с нуклеозидами — нуклеозидтрифосфаты.
В образовании этих трифосфатов также участвуют минералы бораты, которые образуются из того же базальта.
Группа тех же учёных ранее показала, что нуклеозиды образуются в результате простой реакции между фосфатом рибозы и основаниями РНК.
В результате нынешнее исследование показывает, что молекулы РНК длиной 100-200 нуклеотидов (достаточной для обеспечения процесса эволюции) образуются, когда нуклеозидтрифосфаты просто просачиваются с водой через базальтовое стекло.
То есть этот процесс естественный и вполне может происходить "сам по себе" (спонтанно), например, во время дождя или если морская волна накатывает на прибрежные камни.
Но авторы работы подчёркивают, что некоторые важные вопросы пока так и остались нерешёнными.
Так, до сих пор исследователи не знают, как все строительные блоки РНК приобрели одинаковую общую форму — свойство, известное как гомохиральность.
Также связи между нуклеотидами из полученной в ходе экспериментов с базальтовым стеклом учёными РНК заметно различались, и авторы эксперимента так и не выяснили, почему это происходит и что это даёт.
Какое же отношение к этому открытию имеет Марс?
Во времена формирования жизни на Земле на Красной планете присутствовали все те же минералы, стёкла и условия, что и в нашем мире.
Однако, в отличие от Земли, Марс не пострадал от дрейфа континентов и тектоники плит.
А на Земле эти процессы погребли под собой большую часть пород возрастом старше четырёх миллиардов лет.
Это значит, что породы соответствующего времени остаются на поверхности Марса. Недавние миссии на Красную планету нашли все необходимые для образования РНК породы, включая и бораты.
Если жизнь действительно возникла на Земле таким простым путём, то, вероятно, то же самое произошло и на Марсе, заявляют авторы работы. Это делает поиск жизни на Красной планете ещё более обоснованным предприятием.
Новое исследование было опубликовано в издании Astrobiology 19 мая 2022 года.
При этом ранее мы писали о том, что метеориты редко попадали в Землю на ранних этапах её существования, а вот молнии били часто. Они же могли способствовать появлению на Земле важного для развития жизни элемента.
Учитывая такое количество разнообразных теорий, трудно говорить о единственном правильном ответе на вопрос о зарождении жизни. Даже несмотря на столь убедительные объяснения.
Ещё мы ранее рассказывали о том, что для зарождения жизни на планете важно интенсивное УФ-излучение, а это изменяет границы зон обитаемости в космосе. Также мы писали о том, что сложные сахара, необходимые для формирования РНК, легко "зарождаются" во льду.
Больше поразительных новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
