13.11.2017

Химическая основа возникновения жизни

Химики Научно-исследовательского института Скриппс (The Scripps Research Institute, TSRI) обнаружили химическое соединение, которое могло сыграть одну из главных ролей в процессе возникновения жизни на Земле.

Речь идёт о диамидофосфате (diamidophosphate, DAP). Материалы исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Учёные, которые изучают вопрос о происхождении жизни, предполагают, что химическая реакция фосфорилирования имела решающее значение для сборки трёх ключевых ингредиентов ранней жизни: коротких нитей нуклеотидов для хранения генетической информации, коротких цепочек аминокислот (пептидов), нужных для функционирования клетки и липидов, формирующих клеточную оболочку. Но какая молекула запускала фосфорилирование в протоклетках? До сих пор достойных веществ-кандидатов не находилось.

Исследовательская группа TSRI под руководством Раманараянана Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy) предполагает, что ключевую роль в соединении элементов протоклетки в единое целое сыграл диамидофосфат.

Другие научные группы уже описывали химические реакции, которые могли бы обеспечить фосфорилирование пребиологических молекул на ранней Земле. Но во всех сценариях приходилось предполагать наличие разных агентов для фосфорилирования различных типов молекул, а также разных и зачастую необычных условий, в которых протекали реакции.

«Трудно представить, как эти очень разные процессы могли соединиться в одном месте, чтобы получились первые примитивные формы жизни», — заметил Кришнамурти.

Кришнамурти и его коллегам удалось показать, что диамидофосфат может фосфорилировать каждый из четырёх нуклеозидов, нужных для строительства РНК. Реакция может протекать в воде или тестообразной среде в широком диапазоне температур и других условий. Для неё нужен катализатор — и он нашёлся, это имидазол, который на ранней Земле, как полагают учёные, был.

В присутствии имидазола активность диамидофосфата приводит к появлению коротких РНК-подобных цепочек из фосфорилированных нуклеозидов.

Кроме того, диамидофосфат с водой и имидазолом эффективно фосфорилирует глицерин и жирные кислоты, что позволяет сформироваться фосфолипидным пузырькам-везикулам, примитивным клеточным оболочкам.

Диамидофосфат в воде при комнатной температуре фосфорилирует глицин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты, а затем помогает связать эти молекулы в короткие пептидные цепочки.

Ранее в лаборатории Кришнамурти была доказана способность диамидофосфата фосфорилировать простые сахара. Все реакции протекают в самых обычных условиях.

«Используя DAP, воду и эти мягкие условия, вы можете получить три важных класса пребиологических молекул, чтобы те могли собраться вместе и трансформироваться, получив возможность взаимодействовать друг с другом», — говорит Кришнамурти.

Осталось найти доказательства того, что диамидофосфат действительно присутствовал на ранней Земле. Кришнамурти ждёт помощи от геофизиков, которые могли бы обеспечить такие доказательства.

Сергей Сыров

Источники:

1. 22century.ru