Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Для обмена веществ нашли геохимического предка

Органические молекулы, необходимые для энергетического метаболизма, можно получить в ходе неорганических реакций.

Для обмена веществ нашли геохимического предка

Молекулы, из которых состоят живые организмы – нуклеиновые кислоты, белки, липиды – это очень, очень большие молекулы. И даже если мы разберём их на запчасти – а в нуклеиновых кислотах, белках и липидах можно выделить отдельные строительные блоки – то и «запчасти» всё равно окажутся довольно крупными и сложными молекулами. И если мы говорим о происхождении жизни на Земле, то должны объяснить, как они возникли. Сейчас, когда биомолекулы синтезируются в клетках, их делают ферменты, то есть те же белки. Но в очень давние времена никаких ферментов ещё не было.



И всё же сложные молекулы могли возникнуть из очень простых: не так давно химикам удалось показать, что «кирпичи» для рибонуклеиновых кислот вполне можно получить из очень простых исходных веществ: цианистого водорода (HCN) и сероводорода (H2S); и что для того, чтобы необходимые реакции произошли, нужны ультрафиолетовое излучение и определенные катализаторы, которые вполне могли быть на тогдашней Земле. Более того, исследователям удалось показать, что из того же цианистого водорода и сероводорода можно получить молекулы-предшественники для синтеза аминокислот (а значит, и белков) и липидов. (В некоторых рецептах вместо сероводорода предлагают оксид серы.)

Но жизнь – это не просто молекулы, это ещё и процессы, в которых они участвуют. Молекулы взаимодействуют друг с другом, вступают в реакции, синтезируют новые молекулы, расщепляют старые, и не просто так, а имея в виду воспроизвестись в следующем поколении. Без наследственности, без передачи информации из поколения в поколение никакой жизни не будет. Чтобы всё это происходило, нужна энергия и строительный материал. Возможно, то и другое молекулы-предки брали от самих себя. А возможно, они воспользовались, как сейчас говорят, готовыми решениями – в смысле, уже имеющимися геохимическими реакциями.

Когда жизнь только зарождалась, органики в окружающей среде было очень и очень мало – вряд ли те реакции, которые шли с сероводородом и цианистым водородом, могли доверху заполнить древний океан органическими молекулами. И жизни, как бы она ни выглядела в то время, нужно было научиться самой делать органические вещества из неорганических. Сейчас это умеют некоторые микробы, создающие органические молекулы из углекислого газа и водорода: они забирают электроны от Н2 и с их помощью монтируют из СО2 сложные конструкции в ходе особой цепи реакций, которая называется путём Вуда – Льюнгдаля. Важно, что путь Вуда – Льюнгдаля позволяет одновременно превращать углекислый газ в органику и получать энергию. Считается, что гены, которые нужны для таких реакций, были у самого древнего общего предка, от которого в конечном счёте произошли все остальные живые организмы. Но путь Вуда – Льюнгдаля у современных микробов идёт не сам по себе – его обслуживают целых одиннадцать белков.

Однако некоторое время назад удалось показать, что некоторые молекулы, которые получаются в результате подобных процессов, можно получить с помощью металлов – железа, никеля и кобальта. Металлы в природе встречаются обычно в составе минералов, а минералы с никелем и железом в нужной химической форме в изобилии попадаются около гидротермальных источников на дне морей. Гидротермальные источники выбрасывают из земной коры много железа, серы, никеля и т. д., и водород в том числе.

Исследователи из Дюссельдорфского университета вместе с коллегами из других научных центров поставили эксперименты с минералами магнетитом и грейгитом, богатых железом, и минералом аваруитом содержащим железо и никель; и магнетит, и грейгит, и аваруит, как можно догадаться, есть у гидротермальных источников. В статье в Nature Ecology & Evolution говорится, что под давлением, примерно в 25,5 раз превышающем атмосферное, при температуре в 100 °С все три минерала катализируют реакции, в которых из водорода и углекислого газа получается смесь органических молекул, среди которых есть пируват, ацетат и формиат (то есть остатки пировиноградной кислоты, уксусной кислоты и муравьиной кислоты).

Пирвуат, ацетат и формиат – главные молекулы любого обмена веществ, они находятся в узлах разнообразных метаболических путей, с их помощью происходят превращения энергии, её добыча из окружающей среды и запасание в удобной для жизни форме. То, что эти важнейшие метаболические посредники получились в «неживых» условиях, ещё раз говорит о том, что переход от «неживой» химии к биологической эволюции, от нежизни к жизни был вполне возможен.

Гидротермальных источников в древнем океан было немного больше, чем сейчас, и они могли не только влиять на информационный отбор РНК, но и обеспечивать поначалу метаболическими полуфабрикатами зарождающуюся жизнь. Возможно, первые молекулы, которые учились размножаться и эволюционировать, пользовались продуктами геохимических реакций до тех пор, пока первые протоклетки не обустроили в себе необходимые энергетические процессы.

Автор: Кирилл Стасевич





Ссылка на источник

Tags: ДНК, РНК, абиогенез, биология, геология, метаболизм, химия, эволюция, энергия
Subscribe

Posts from This Journal “абиогенез” Tag

Buy for 20 tokens
По поводу моего вчерашнего поста "Я разорён", каюсь, был не прав, однако получил очень полезный фитбек. Об этом подробно... (фото: Яндекс Картинки, кадр из к/ф Во все тяжкие) Возможно было глупо использовать стандартную подачу информации, а именно "кликбейт", когда пишу…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments