Базальт и тепло: описано возникновение первых биомолекул на Земле
11:25 02/09/2021
Немецкие ученые установили, как на Земле могли появиться первые биомолекулы. Они воссоздали условия, которые царили на нашей планете четыре миллиарда лет назад, сообщает Nature Chemistry.
У современных организмов ДНК кодирует инструкции по синтезу белков – этот процесс позволяет клеткам функционировать и размножаться. Но остается неизвестным, когда появилась связь между ДНК и белками.
Согласно распространенной гипотезе, первичные живые системы были основаны на самовоспроизводящихся молекулах РНК. Ученые пришли к выводу, что РНК способна не только хранить информацию, но и складываться в сложные структуры, которые, как и белковые комплексы в ДНК, запускают химические реакции в клетках.
Ученые предположили, что первые функциональные биомолекулы появились именно благодаря РНК. Но для этого требовались особые условия: относительно высокая концентрация двузарядных ионов магния и минимальная концентрация однозарядного натрия.
Эксперименты показали, что нужный баланс мог быть достигнут при сочетании базальтовых пород и простых конвекционных потоков. Геологи впервые синтезировали базальтовое стекло. В природе этот материал возникает при быстром охлаждении базальта, например, при столкновении с океанской волной. Затем они проанализировали количество натрия и магния в образцах.
Сначала ученым не удалось добиться успеха. Но все изменилось, когда они добавили в модель тепловые потоки. Они могли возникать на ранней Земле из-за высокой геологической активности.
Оказалось, что в узких порах и трещинах базальтовых пород нагрев не только создает конвективные потоки, но и заставляет ионы двигаться против направления тока (это явление известно как термоферез). В таких условиях возникает избыток магния, необходимый для самовоспроизведения РНК.
«Новое исследование показывает, что наличие тепловых потоков позволяет проявлять активность РНК даже тогда, когда среда содержит большой избыток (1000:1) натрия по сравнению с ионами магния, то есть в условиях, которые предполагаются в некоторых пребиотических сценариях», – говорится в исследовании.
Ранее сообщалось, что жизнь на Земле могла возникнуть благодаря ударам молний. Они высвободили необходимый для этого фосфор.
Читайте также:
