Космический сахар мог помочь жизни зародиться на Земле: исследование

Сахара, доставленные на Землю метеоритами, могли стать одним из исходных материалов для возникновения жизни. Но рибоза, необходимая для построения РНК, легко разрушается при нагревании. В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии обнаружили, что этот сахар может помогать сохранять бор в воде, а тот, в свою очередь, защищать саму рибозу.

Как сахар связан с происхождением жизни

Рибоза входит в состав РНК — молекулы, которая участвует в передаче генетической информации, производстве белков и регуляции работы генов. В ДНК тоже есть сахар, но другой — дезоксирибоза.

Согласно гипотезе «мира РНК», на ранних этапах существования жизни эта молекула могла одновременно хранить генетическую информацию и участвовать в химических реакциях. Поэтому ученые пытаются понять, как ее строительные компоненты могли образоваться и сохраниться на молодой Земле.

Рибоза нестабильна и под действием тепла разрушается. Бор способен связываться с ней и образовывать комплексы, повышающие устойчивость сахара. Однако в природе бор часто оказывается заперт в минералах и плохо растворяется в воде.

Рибоза высвобождает бор из минералов

Исследователи проверили, как сахар влияет на растворимость четырех содержащих бор веществ. Помимо лабораторного бората натрия, они использовали природные минералы кернит, колеманит и улексит. Некоторые из них содержат кальций, который способствует образованию малорастворимых соединений бора.

В экспериментах рибоза помогала высвобождать бор из всех четырех веществ. Особенно заметным эффект оказался для минералов с кальцием. Затем ученые повторили опыт с природной минеральной коркой, собранной в геотермальной системе Пуга в индийском регионе Ладакх. Без сахара в воду переходило меньше бора, а после добавления рибозы его количество выросло примерно на 60%.

Команда также сравнила свежую рибозу с сахаром, предварительно разрушенным нагреванием и воздействием щелочи. Измененная рибоза тоже повышала растворимость бора, но слабее. Например, для колеманита прирост составил 50%, тогда как свежая рибоза увеличила количество растворенного бора примерно в 3,5 раза. Глюкоза и сахароза тоже помогали растворять бор, но уступали рибозе. Возможно, дело в особенностях строения ее молекулы, благодаря которым она эффективнее связывается с бором.

Взаимная защита до появления жизни

Авторы предполагают, что между двумя веществами мог возникать своеобразный цикл. Рибоза помогала удерживать бор в воде, а бор связывался с сахаром и повышал его устойчивость. Так оба вещества могли оставаться доступными для химических реакций, важных для возникновения жизни.

Однако избыток бора способен мешать образованию самой рибозы. Кальций в определенных условиях мог ограничивать концентрацию бора, позволяя сахару формироваться, а затем включаться в описанный механизм. Изменения кислотности воды, характерные для некоторых горячих источников, также могли высвобождать рибозу из соединений с бором.

Исследование показывает, как взаимодействие сахаров и природных минералов могло поддерживать химические процессы, предшествовавшие появлению живых организмов. Результаты также подчеркивают важность опытов с настоящими минералами, а не только с очищенными лабораторными веществами.