Британские биохимики предложили интересную гипотезу происхождения трех химических соединений, необходимых для возникновения жизни – нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. По их мнению, молекулы всех трех групп могли быть синтезированы на ранней Земле в условиях избытка цианидов, медных катализаторов и ультрафиолетового освещения.
Один из парадоксов, связанных с возникновением жизни на нашей планете, заключается в том, что для появления первых живых систем необходимо одновременное присутствие в одном месте нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. При этом из аминокислот с помощью нуклеиновых кислот синтезируются белки – строительный материал живых систем, а липидная оболочка удерживает всю эту «производственную линию» вместе, образуя подобие клеточных стенок. Но нуклеиновые кислоты – РНК и ДНК – не могут быть скопированы в отсутствие белков, белки не могут появиться без нуклеиновых кислот, а для липидной оболочки потребны специальные белки, синтезируемые при участии ферментов, кодируемых нуклеиновыми кислотами.
Эта ситуация, представляющая собой усложненный и более запутанный вариант известного парадокса яйца и курицы, до последнего времени не обещала заметных прорывов. Гипотезу, кажущуюся достаточно правдоподобной, предложили недавно Бавеш Пател и его коллеги из Кембриджского университета. По их данным, предшественники РНК, аминокислот и липидов могут быть получены в результате достаточно простых реакций с участием цианистого водорода и его производных. Следовательно, и все клеточные подсистемы способны возникнуть одновременно из этих химических соединений путем гомологизации исходных молекул. Ключевыми условиями для данного синтеза британские биохимики называют наличие ультрафиолета, восстановительную сероводородную обстановку, медь в качестве катализатора и избыток цианистых соединений.
Начав только с цианистого водорода, сероводорода и ультрафиолета, ученые получили прекурсоры (предшественники) нуклеиновых кислот. Условия, необходимые для получения предшественников РНК, оказались подходящими и для возникновения прекурсоров природных аминокислот и липидов. Иными словами, обнаружен набор реакций, который одновременно и в одном месте создают все «кирпичики» для возникновения жизни. Затем в ходе цикличных реакций в присутствии меди в качестве катализатора из этих «кирпичиков» выстраиваются искомые молекулы.
«Это очень важная работа. Она впервые предлагает сценарий, по которому практически все необходимые строительные блоки для жизни могут быть собраны в одних геологических условиях», – прокомментировал публикацию молекулярный биолог Главного массачусетского госпиталя в Бостоне и эксперт по происхождению жизни Джек Шостак.
А вот другой специалист по происхождению жизни, биохимик Университетского колледжа в Лондоне Ник Лейн уверен, что хотя авторы исследования и продемонстрировали «согласованный набор идей», их работа «не имеет ничего общего с современной биохимией». «Геохимический контекст этих процессов просто невероятен, потому что предполагает очень высокие концентрации цианидов. Но у нас нет никаких доказательств в пользу их существования», – заявил Лейн, добавив, что конструировать сложные метаболитические сети не так уж трудно, но стоит все же помнить о «более реалистичном их окружении».
Статья Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism опубликована в журнале Nature Chemistry
Doi:10.1038/nchem.2202
