Ученые нашли основания для жизни

Группе чешских и французских ученых удалось экспериментально показать, что в условиях, царивших на Земле миллиарды лет назад, могли образоваться молекулы, которые стали основой для зарождения жизни. Исследователи повторили и усовершенствовали знаменитый эксперимент, который в 1952 году поставили Стэнли Миллер и Гарольд Юри. Эксперимент 65-летней давности считается одним из важнейших опытов в исследовании зарождения жизни на Земле. В ходе него ученые воссоздали атмосферу ранней Земли, которая, как они считали, представляла собой смесь из метана (CH₄), аммиака (NH₃), водорода (H₂). Тогда при помощи электрических разрядов, бивших по водяному пару, ученые смогли спустя неделю обнаружить в полученной смеси пять аминокислот, из которых строятся белки. Поставленные позднее аналогичные эксперименты показали возможность образования других аминокислот — более двадцати штук.

Несмотря на важность этого эксперимента для науки, он многие годы подвергался критике. Скептики утверждали, что нет доказательств того, что атмосфера была восстановительной, как в эксперименте Миллера–Юри, а если и была, то не факт, что с такими же концентрациями компонентов.

Спустя более полувека чешско-французская группа ученых поставила аналогичный эксперимент и доказала, что при аналогичных условиях может образоваться даже больше ингредиентов для жизни — в том числе все четыре основания, составляющих рибонуклеиновую кислоту (РНК).

И хотя эти результаты не демонстрируют напрямую, как образовалась жизнь на Земле, они показывают, что примерно 3,5–4 млрд лет назад условия на Земле вполне подходили для создания молекул, пригодных для биохимических реакций.

Целью исследователей было получить формамид, амид муравьиной кислоты, из которого могут быть получены все четыре основания РНК — аденин, гуанин, цитозин или урацил. На протяжении десяти лет ученые спорили, в каких процессах может образовываться этот предшественник РНК. «Истинная химия подобных систем не была изучена ни экспериментально, ни теоретически», — указывают авторы работы, опубликованной в PNAS.

В новом эксперименте ученые также воссоздали восстановительную атмосферу, однако заменили в ней метан на угарный газ и убрали водород.

Помимо обыкновенных электрических разрядов, которые, как и в эксперименте Миллера–Юри, имитировали земные молнии, ученые пропускали через «атмосферу» мощные лазерные импульсы. Их воздействие должно было имитировать образование плазмы в результате удара по Земле крупных астероидов и комет.

Как и предполагали ученые, на выходе они смогли обнаружить формамид и синильную кислоту.

Именно воздействие терраватных импульсов позволило ученым получить то, что требовалось, — все четыре основания, из которых состоит РНК.

«Мы обнаружили все нуклеиновые основания — аденин, гуанин, цитозин и урацил — вместе с мочевиной и простейшей аминокислотой глицином, — написали исследователи. — Эти выводы поддерживают идею, что атмосфера из аммиака, угарного газа и воды может превращаться в чистый формамид и формировать начальные условия не только для образования аминокислот, но и для нуклеиновых оснований РНК».

И хотя получившиеся вещества были в низких концентрациях, опыт доказал принципиальную возможность образования базовых элементов РНК в восстановительной атмосфере древней Земли.