Космические породы, такие как Бенну, содержат основные генетические компоненты, такие как сахар, которые были перенесены взрывным способом, чтобы обеспечить раннюю Землю еще одним источником благоприятного для жизни материала.
Рибоза — один из таких биологических сахаров, часть которого, возможно, прибыла из космоса до того, как земные процессы начали производить его.
Именно R в РНК, рибонуклеиновой кислоте, физически составляет ее основу, в то время как модифицированная версия обеспечивает скелетную структуру ДНК, дезоксирибонуклеиновую кислоту.
ДНК более известна, но хотя она безопасно хранится в ядрах наших клеток, одноцепочечная РНК отправляется на рабочие места организма, чтобы делиться геномной информацией, создавать белки и регулировать активность генов.
Но есть проблема: рибоза нестабильна. Как и столовый сахар, тепло и другие факторы превращают его в карамель — не вкусный продукт, а продукт, похожий на смолу.
Это не идеально, хотя мы, люди, сами содержим (и создаем) множество веществ, подобных жиже.
Однако это, возможно, больше не создаст проблем: ученые-биологи сообщили о потенциальном прорыве в геохимической загадке, цель которой – объяснить, как химия стала биологией, а жизнь возникла из глины.
Согласно новому исследованию в Научные отчетыАстробиологи и химики из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии обнаружили, что древняя рибоза предохранялась от карамелизации с помощью простого элементарного агента — рибозы, которую сама рибоза помогла сделать доступной.
Этим элементом был металлоид бор, который также был намеком на давно испарившуюся воду на Марсе.
Когда рибоза и соединения бора встречаются, они образуют комплексы.
Но доступность бора также нестабильна. Его можно вытащить из воды и запереть в камнях – и, следовательно, он будет бесполезен для растущих форм жизни – с помощью таких веществ, как кальций.
Соответственно, во многих исследованиях за последние два десятилетия изучались различные сценарии взаимодействия рибосом.
Однако, исходя из их методов, некоторые из этих «экспериментов могут не отражать истинную среду ранней Земли», отмечают исследователи.
Поэтому, наряду со стандартной лабораторной бурой, они использовали распространенные борсодержащие минералы: кернит, колеманит и улексит, которые содержат либо натрий, либо кальций, либо и то и другое, чтобы проверить, растворяется ли бор в воде, в зависимости от типа минерала.
Они сделали это без рибозы и с ее включением, при этом первая использовалась в качестве контроля.
Таким образом, добавление рибозы существенно изменило взаимодействие бора и кальция.
В то время как кальций снимает бремя с упорных нерастворимых камней, превращение этого тандема в химический любовный треугольник путем введения рибозы дает растворимый раствор.
Рибоза помогала переносить грузы из своей каменистой тюрьмы в воду во всех четырех минералах, которые использовали исследователи, и она была особенно эффективна для минералов, содержащих кальций.
Затем команда повторила эксперимент, используя кусок «испаряющейся коры», собранный в гидротермальной системе нагорья Пуга в Ладакхе, Индия, в качестве химического аналога ранней Земли.
Когда они помещали это вещество в воду без рибозы, выделялось определенное количество бора. Когда они добавили рибозу, количество бора в воде увеличилось примерно на 60 процентов.
Затем исследователи исследовали, может ли деградированная рибоза улучшить растворимость бора.
После того, как они «карамелизировали» рибозу с помощью тепла и щелочи или химически, они обнаружили лишь небольшое увеличение абсолютного количества бора в растворе.
Хотя концентрация бора в колеманите увеличилась на 50 процентов при добавлении карамелизованной рибозы, это увеличение привело к получению того же минерала (примерно в 3,5 раза больше бора), чем к свежей рибозе, что позволяет предположить, что свежая рибоза лучше.
Наконец, исследователи аналогичным образом протестировали сахарозу и глюкозу и обнаружили, что они могут улучшить растворимость бора, но не так сильно, как рибозы. Вероятно, это связано с тем, что молекулярная геометрия рибозы особенно подходит для образования устойчивых комплексов с бором.
Таким образом, исследователи предлагают следующий цикл.
Рибоза тянет и защищает груз, который затем защищает рибозу. Таким образом, большее количество рибозы может привести к образованию более растворимого груза, что может помочь большему количеству рибозы выжить, обеспечивая основу для гипотезы мира РНК и, в конечном итоге, для нас.
Но подождите секунду. Исследование также предлагает интересный нюанс: соединения бора — палка о двух концах. Они могут стабилизировать существующую рибозу, но в избытке они фактически предотвращают образование рибозы.
В этом контексте кальций внезапно становится злодеем: он может поддерживать низкий уровень бора, поэтому может образовываться рибоза, и тогда, вероятно, достигается вышеупомянутая петля.
Наконец, изменения pH, как это часто бывает в системах с горячими источниками, могут помочь разгрузить рибозу, позволяя ей участвовать в других реакциях, таких как наша.
Таким образом, эта работа демонстрирует ценность использования образцов природных минералов, а не чистых синтетических материалов, хотя последние помогают сохранить контроль и снизить сложность эксперимента.
В результате мы обращаемся к цитате Карла Сагана о том, что мы все звезды, особенно космические конфеты.
Конечно, наша чувствительность к успокаивающей сладости сахара имеет множество последствий для здоровья. Но, возможно, оно также давало физическую поддержку, которая помогала нам существовать и стараться получать от этого удовольствие в меру.
Исследование было опубликовано в Научные отчеты.
Эта статья была проверена Ребеккой Дайер и отредактирована Ребеккой Дайер. Хоть мы и гордимся своим процессом, мы всего лишь люди. Если вы обнаружили ошибку, пожалуйста, сообщите нам.
