Биохимические процессы могли случайно зародить жизнь на Земле

Москва, 15:13, 06 Май 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Исследователи из Страсбургского университета выяснили, что смешивание, пирувата и глиоксилата в насыщенной солью и железом воде, вызывает реакционную сеть, напоминающую ключевую биохимию живых организмов.

Открытие помогает понять, как химические процессы на молодой Земле способствовали развитию самых древних организмов, сообщает phys.org. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

Изучая зарождение жизни, специалисты долго не могли понять, что запустило ее развитие более 4 миллиардов лет назад. Известно, что причина в биохимии, основанной на 5 универсальных метаболических прекурсорах из С, О и Н. Так напряженная транспортная ветка основана на нескольких перевалочных пунктах. Почему жизнь использует эти молекулы и реакции выбранными способами, несмотря на множество альтернатив, оставалось загадкой.

Команда исследователей под руководством профессора Джозефа Морана, изучала зарождение биологического метаболизма.

«Идея, что процесс тесно связан с химическими прекурсорами, использующими схожие промежуточные продукты и трансформации, выглядит привлекательно», — сказал специалист.

Недавно группа воссоздала чистый эквивалент пути AcCoA, набора реакций, с помощью которого микробы производят ацетат (2 углерода) и пируват (3 углерода) из СО2. Работа застопорилась на синтезе структур, содержащих больше 3 С. В природе проблема решается с помощью сложных ферментов и энергоносителя, ATP. Ученые попытались понять, как реакции протекали до их появления.

«Мы добились прорва, предположив, что древний химический метаболизм немного отличался от современного, сохраняя общую картину», — объяснили авторы.

Ученых вдохновила значимость двухуглеродного метаболита, глиоксилата. Вторую подсказку предложили органические химики Рам Кришнамурти и Грег Спрингстин, сообщившие, что вещество легко реагирует с пируватом, формируя в воде связи С-С.

«Мы смешали молекулы в теплой, богатой железом жидкости, — сказала Камила Муховска, первый автор работы. – В результате была запущена сеть реакций, включающая более 20 промежуточных продуктов, содержащих до 6 углеродов. Сложность структур увеличивалась. Дополнительно реакции разбивали продукты обратно до СО2, как в природе. Место энзимов заняло железо».

На следующих стадиях авторы хотят проверить, как система отреагирует на добавление разных элементов, и могут ли в ней появиться генетические молекулы.