Естественное сродство могло подготовить почву для возникновения жизни

Ключевые химические компоненты, необходимые для начала жизни на Земле, могли взаимно подготавливать и защищать друг друга ранее нераспознанными способами. Это открытие, сделанное учёными из Вашингтонского университета, указывает на более простой сценарий появления первой искры жизни.

Согласно общепринятой гипотезе, жизнь началась, когда правильная комбинация оснований и сахаров создала самовоспроизводящуюся рибонуклеиновую кислоту (РНК) внутри примитивной «клетки» из жирных кислот, которые естественным образом образуют мешкообразные структуры, похожие на современные клеточные мембраны.

Исследуя одну из жирных кислот, присутствовавших до начала жизни — декановую кислоту, — учёные обнаружили, что четыре основания РНК (аденин, гуанин, цитозин, урацил) связываются с ней легче, чем семь других протестированных оснований. Это концентрировало строительные блоки РНК у поверхности «мешков», подготавливая систему к следующим шагам — реакциям, ведущим к образованию РНК внутри.

«Создать "мешок" — это легко. Создать РНК с нуля — очень сложно. Если части, из которых собирается РНК, предпочтительно прилипают к поверхности мешков, то всё становится проще», — пояснила профессор химии Сара Келлер.

Был обнаружен и второй, взаимно усиливающий механизм: те же основания РНК, которые предпочтительно связывались с жирной кислотой, также защищали «мешки» от разрушительного действия солёной морской воды, которая обычно заставляет их слипаться.

Исследователи также выяснили, что несколько сахаров обеспечивают защитный эффект, но сахар из РНК — рибоза — более эффективен, чем глюкоза или даже ксилоза, структурно очень похожий на рибозу сахар. Способность строительных блоков РНК стабилизировать пузырьки из жирных кислот упрощает одну из загадок возникновения жизни.

«В совокупности эти открытия дают взаимно усиливающие механизмы адсорбции, концентрации и стабилизации, которые могли привести к появлению примитивных клеток», — отметила Келлер.

Ведущий автор работы Рой Блэк, бывший биохимик Amgen Inc., выдвинул идеи, легшие в основу исследования. Он финансировал работу в лаборатории Келлер (которая также получила грант Национального научного фонда США) и стал внештатным профессором UW, работая в лаборатории на добровольных началах.

Исследование было опубликовано 29 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences.