Знаменитый, ставший уже классическим, эксперимент Миллера - Юри показал, что из простейших неорганических веществ можно таки получать обыкновенные аминокислоты, да и различные мономеры сахаров. И как бы да, возможность то этот эксперимент показывает - другое дело, что сам по себе эксперимент поставлен сугубо неверно и в основе своей даже не отражает особенностей климата и атмосферного состава Земли времен Катархея. А ведь именно с этого времени, с момента последней большой астероидной бомбардировки, начинается первая стадия эволюционного процесса - абиогенез или по-другому "химическая эволюция".
В любом случае, геологи, геохимики и биохимики, при исследовании и реконструкции химической эволюции зачастую занимаются каждым типом веществ отдельно. Вот так мы можем получить сахара, а так аминокислоты, а вот и наши первые липиды. Но есть одна серьезная проблема - на настоящей Земле, четыре миллиарда лет назад, эти биоорганические соединения формировались одномоментно, в одном месте и в зачастую единых условиях. Соответственно, нужен и ответ - что же это за условия-то такие? Ну, как это обычно и бывает, выход там же где и вход. И зовется он цианосульфидным метаболизмом!
Еще в 2009-ом году в Лаборатории Молекулярной биологии при Кембриджском университете удалось методом хитрой, но реалистичной химической реакции получить очень важные рибонуклеотиды - цитидин и уридин. Для этого требовалось подогревать азотистые основания (цианамид) вместе с сахаром (гликольальдегидом) и цианоацетиленом в присутствии фосфорной кислоты и под ультрафиолетовым облучением. Почему так сложно? Да потому что эти вещества, прямо как исходные винтики, находились на поверхности планеты и дополнительно заносились на Землю с метеоритами. Про ультрафиолет и нагрев думаю говорить лишний раз не стоит, не так ли? В чем же прикол полученных рибонуклеотидов? Да буквально в том, что в условиях древней Земли было абсолютно не понятно, как и откуда они такие красивые получились. А тут вот как-то оп - и всё выходит вполне непротиворечиво. Но как всегда есть проблема.
Фосфорную кислоту и вообще биодоступный фосфор можно получить в ударных кратерах метеоритов, а также в местах, где молнии бьют прямо в древнюю катархейскую литосферу, тут проблем нет. Всякие низкомолекулярные цианамиды летают прямо в космосе в количестве миллионов тонн. Но откуда взяться гликольальдегидам, то есть первым примитивным сахарам? Всё таки молекула даже самого примитивного моносахарида куда сложнее молекулки синильной или муравьиной кислоты. Что-то тут не так.
В течении трех лет те же самые специалисты бомбили геохимию, палеонтологию и биохимию, и наконец то смогли получить глицеральдегид и гликольальдегид из синильной кислоты, подмешав в органическую кашу соединения серы и двухвалентную медь. То есть по сути создав условия пересыхающей грязевой лужи на краю вулканического гейзера, в которую постоянно долбят молнии, иногда льет дождь, всё вокруг нехило так временами кипит, а еще частенько всё засыпает пеплом из ближайшего вулкана. Такое кстати местами до сих пор на Камчатке найти можно. Правда в наше время эти злачные на биоактивные компоненты места уже обжиты бактериями-экстремофилами, так что второй раз жизнь уже не появится.
Ну получили вроде сахара и получили, а чего бухтеть-то? Но когда химики начали проверять, что там еще сверх нужного синтезировалось, то обнаружили α-аминонитрил. А это в свою очередь предшественник простейших аминокислот, в том числе и самой просто из них - глицина. И тут стало куда интереснее.
Решив не останавливаться, химики начали исследовать, как себя в условиях фосфатного буфера ведет вся эта глицеральдегидная каша. Оказалось, что глицеральдегид яростно мутирует в дигидроксиацетон из которого под действием серы отваливается ацетон (уходит на новый цикл реакций) и глицерол. Глицерол - это по-нашему, по-деревенски, глицерин, то есть самый простой трехатомный спирт. И по совместительству - это еще и основа для построения таких важных сложных эфиров, которые мы называем жирами. Если же мы продолжим в условиях фосфатного буфера нагревать раствор, то получим глицерол-1-фосфат и глицерол-2-фосфат - еще на один шаг ближе к настоящим липидам. То есть по сути, в одной луже, в простецких спартанских условиях, у нас появились предшественники сахаров, нуклеиновых кислот, жиров и белков - и всё это в процессе единого цикла реакций.
В процессе дальнейшего изучения полученных в чашках Петри смесей веществ под воздействием ионов цинка были получены дополнительные аминокислоты - валин и лейцин, а затем аргинин, аспарагин, аспартат, глутамин, глутамат и пролин.
Оказывается, чтобы запустить элементы химической эволюции и абиогенеза, вам не нужны какие то жестокие условия с высоким давлением аммиака и углекислоты, когда вулканы долбят в атмосферу серной кислотой. Достаточно просто сидеть в иногда пересыхающей луже на фоне типичного гейзерного поля, иногда ловить лицом бесконечные молнии, солнечный свет, ультрафиолет и метеоритную пыль (и всё это при довольно обычной температуре воздуха). А дальше оно как-то всё само собой поехало.
Безусловно ещё нужно решить множество проблем, хотя бы с той хиральностью, но если сидеть на пятой точке ровно и ничего не делать - ничего ведь не сдвинется с места, не так ли?
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ №1: https://www.nature.com/articles/nature08013
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ №2: https://www.nature.com/articles/nchem.2202
СТРИМЫ: https://trovo.live/crazypaleo
ПОДДЕРЖИ НА БУСТИ: https://boosty.to/crazypaleo
СОВЕТУЮ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ!
https://zen.yandex.ru/media/lifehackers/kanaly-na-kotorye-stoit-podpisatsia-622683297124ba47b91c2024
