Американские химики утверждают, что пара простых соединений, в изобилии доступных на древней Земле, способны создать три основных класса биомолекул, необходимых для развития жизни: нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), аминокислоты и липиды. Исследование на эту тему представлено в журнале Nature Chemistry.
Возникновение жизни на Земле с химической точки зрения представляет собой проблему «курицы и яйца». Для этого процесса необходимы генетические молекулы (вроде ДНК и РНК), передающие инструкции по созданию белков, однако копировать ДНК и РНК клетки не могут без самих белков. Более того, все эти процессы невозможны без липидов, из которых состоят защищающие клетку мембраны. Однако для синтеза липидов уже нужны ферменты, которые клетки синтезируют на основе белков.
Химик Джон Сазерленд (John Sutherland) из Кембриджа и его коллеги еще в 2009 году представили сильный аргумент в пользу гипотезы мира РНК: что первой биомолекулой была РНК, и она не только хранила генетическую информацию, но выступала катализатором других важных реакций. Сазерленд показал, что два из четырех нуклеотидных оснований РНК могут возникнуть самостоятельно, в реакциях с участием ацетилена и формальдегида.
Сейчас же Сазерленд продемонстрировал, что путь к РНК можно пройти от еще более простых веществ. Прекурсоры нуклеиновых кислот ученым удалось создать на основе цианистого водорода (HCN) и сероводорода (H2S), подвергнув их ультрафиолетовому излучению.
Более того, сырье для естественных аминокислот и липидов возникает в сходных условиях. Таким образом, одна и та же группа химических реакций могла породить все основные структурные элементы жизни — одновременно.
По мнению Сазерленда, древняя Земля благоприятствовала таким реакциям. HCN обильно присутствует в кометах, часто падавших на планету в первые миллионы лет ее истории. Те же удары комет давали энергию для синтеза HCN из водорода, углерода и азота. Много в то время было и H2S, ультрафиолетового излучения и металлосодержащих минералов, выступавших в роли катализаторов реакций.
Однако химики предупреждают, что эти реакции не могли проходить в одном и том же месте: для них требовались различные объемы энергии и металлы-катализаторы. Скорее всего, нуклеиновые кислоты, аминокислоты и липиды возникали в различных местах, а потом сливались воедино, в общий «бульон» (благодаря дождям, например).