Аминокислота с метеоритов создаёт нанополости в глине, намекая на происхождение жизни

Исследователи из Амстердамского и Утрехтского университетов наблюдали образование нанополостей в глинистом минерале монтмориллоните под воздействием гамма-аминомасляной кислоты (GABA) — молекулы, часто встречающейся на метеоритах. Это ранее неизвестное явление может иметь отношение к происхождению жизни на Земле, создавая трёхмерные ограниченные наносреды в глине, которые могли способствовать первым химическим процессам жизни. Результаты опубликованы в Communications Earth & Environment.

Исследование, проведённое в рамках программы Planetary and ExoPlanetary Science Program (PEPSci) Нидерландской организации научных исследований (NWO), добавляет новое измерение концепции «тёплого маленького пруда». В такой первичной среде могли взаимодействовать органические вещества и минералы.

Каталитическое действие минералов могло привести к созданию первых молекул жизни из более простых органических строительных блоков. Много исследований посвящено взаимодействию глинистых минералов с органическими молекулами, особенно теми, что могут привести к образованию землеподобных биополимеров, таких как белки и РНК.

Однако пребиотический молекулярный набор, вероятно, был разнообразен и включал молекулы, попавшие в атмосферу Земли с метеоритами. В новом подходе кандидат наук Орр Роуз Безали и её руководители Хелен Кинг и Аннемике Петриньяни сосредоточились на роли GABA — небольшой молекулы, часто встречающейся на метеоритах. У неё нет известной роли в синтезе белка, и она слабо взаимодействует с глинами.

По словам Петриньяни, это довольно «необычный подозреваемый» в контексте происхождения жизни. «Однако из-за её широкой распространённости на метеоритах мы решили исследовать её потенциальную роль. Результаты нас действительно удивили».

Частичное расслоение, ведущее к нанополостам

В лабораторных экспериментах исследователи подвергали обычную глину монтмориллонит (слоистый алюмосиликатный минерал) воздействию различных концентраций GABA. С помощью инфракрасной спектроскопии, рентгеновской кристаллографии и просвечивающей электронной микроскопии они выявили, что слабое взаимодействие GABA с глиной индуцирует процесс частичного расслоения, при котором слои глины «отслаиваются». Этот процесс, начинающийся в средних слоях глины, также коррелирует с образованием наноразмерных полостей между слоями глины.

По словам Петриньяни, расслоение широко изучается, особенно в материаловедении, но это атипичное частичное расслоение ранее не рассматривалось и является новым для области изучения происхождения жизни. «Мы первые сообщаем об этом и считаем, что это может быть весьма значимо. Наноразмерные полости, которые мы наблюдаем, могли способствовать компартментализации — фундаментальному требованию пребиотической системы».

Орр Роуз Безали поясняет, что такие нанокомпартменты могут создавать локальный дисбаланс в более крупной пребиотической химической среде, стимулируя синтез ключевых молекул. «В пребиотическом контексте это наиболее актуально для химических процессов, требующих низкой активности воды, таких как полимеризация. Это должно быть как-то связано с компартментализацией — ещё одной критической функцией жизни.

«Наше открытие указывает нам на возможный путь исследований, направленных на понимание наноразмерных процессов, приведших к возникновению жизни. Помимо этой области, метод расслоения, описанный в нашей работе, может быть использован как устойчивая техника обработки глины для манипуляций и синтеза новых материалов».