Высокореактивные сложные молекулы, обретшие некоторую стабильность, стали необходимым шагом к зарождению жизни на Земле. Ученые считают, что они только что обнаружили, как они впервые стали оставаться нетронутыми и положили начало пути к организмам. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Мы не смогли объяснить, как простые молекулы, которые плавали в первозданных водах ранней Земли, в конечном итоге прикрепились друг к другу на достаточно долгое время, чтобы образовать нечто столь сложное, как РНК (рибонуклеиновая кислота).
Поэтому исследователи в Германии создали в своей лаборатории условия, соответствующие древней Земле. Они сосредоточились на РНК-подобные единицы, синтетические химические компоненты, способные объединяться друг с другом в различных сочетаниях, создавая развивающиеся цепочки «информации», точно так же, как наш собственный генетический материал.
«Мы знаем, какие молекулы существовали на ранней Земле», — говорит химик Джоб Бекховен из Мюнхенского технического университета. «Вопрос в том, можем ли мы использовать это для воспроизведения происхождения жизни в лабораторных условиях?»
При воздействии «топлива» из высокоэнергетических молекул синтезированные РНК-подобные единицы постоянно соединялись и распадались в различных конфигурациях и сценариях. Сами по себе они не оставались связанными очень долго.
В конечном итоге, стабилизацию молекул в экспериментах изменило введение дополнительных коротких цепей предварительно сформированных ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) «шаблонов». Это позволило более сложным молекулам образовываться чаще и дольше существовать, соединяясь с шаблоном для создания более стабильных двухцепочечных молекул.
«Самое интересное то, что двойные цепи приводят к сворачиванию РНК, что может сделать РНК каталитически активной», — говорит Бекховен.
Добавив предварительно сформированную ДНК, исследователи заметили нечто похожее на естественный отбор, что могло бы объяснить, как простые молекулы были извлечены из ила и выбраны для зарождения жизни: структур, которые могут двигаться, поддерживать себя, самовоспроизводиться и адаптироваться к окружающей среде.
Невероятно, но затем исследователи продемонстрировали, что как только процесс копирования шаблона начался, он мог изменить свойства мембраны вокруг себя.
Следующий вопрос заключается в том, как могли возникнуть эти шаблоны или нити ДНК. Это тема для будущего исследования, но исследователи изучают несколько идей о том, как могла появиться эта структура для самосборки.
«В настоящее время мы изучаем, могут ли РНК образовывать собственную комплементарную цепь», — говорит Бекховен.
Происхождение жизни остается увлекательной темой для изучения для ученых. Оно включает в себя множество стадий, и для каждой стадии существует множество гипотез, включая процессы, которые могли привести к образованию сложных молекул.
Это последнее исследование дополняет то, что было обнаружено в более ранних работах о том, как РНК могла бы реплицироваться и усложняться самостоятельно, а также о роли, которую могла бы играть ДНК.
Это еще одно напоминание о силе и потенциале современных научных методов, с помощью которых мы можем приблизительно моделировать условия, существовавшие миллиарды лет назад, и ускорять процессы, которые происходили тогда.
«У нас не было миллионов лет, и мы хотели получить ответ быстро», — говорит Бекховен.
