Биофизики воспроизвели условия, в которых на Земле зародилась жизнь
Исследование немецких биофизиков показало, как на Земле возникли условия для образования первых самовоспроизводящихся биомолекул.
Работа опубликована в Nature Chemistry, коротко о ней рассказывает Science Daily.
В современных организмах ДНК кодирует инструкции по синтезу белков. Считается, что первобытные живые организмы основывались на самовоспроизводящихся молекулах РНК. Помимо хранения информации, РНК может складываться в сложные структуры, которые катализируют химические реакции в клетках и инициируют эволюционные процессы.
Для правильного сворачивания РНК требуется высокая концентрация ионов магния и низкая — ионов натрия, который вызывает сбои в укладке цепей РНК. Исследователи попытались воссоздать условия древней Земли, чтобы понять, мог ли 4 млрд лет назад образоваться нужный солевой баланс.
С этой целью ученые сначала синтезировали базальтовое стекло. Оно получается при быстром охлаждении расплавленного базальта — например, когда он вступает в контакт с океанской водой. Это естественный процесс, непрерывно происходящий на Земле. Ученые варьировали температуру и размер зерен материала, получая разные образцы.
Затем авторы работы проанализировали количество магния и натрия, которые были извлечены из этих образцов, однако каждый раз они обнаруживали значительно больше натрия, чем магния. В такой среде биомолекулы с РНК существовать не могли.
Однако затем ученые добавили тепловые потоки, какие должны были присутствовать на древней Земле из-за высокого уровня геологической активности. В узких порах и трещинах базальтовых стекол перепады температуры не только вызывают конвективные потоки, но и приводят к общему движению ионов против направления тока — этот эффект называется термофорезом.
Комбинация конвекции и термофореза привела к локальному накоплению ионов магния в гораздо более высоких концентрациях, чем ионы натрия. В этих условиях команда проверила каталитические цепи РНК и подтвердила, что саморепликация эффективна.
Жизнь действительно могла существовать на неуютной молодой планете, где 4 млрд лет спустя вы читаете эту статью.
