Дослідники відкрили набір хімічних реакцій, в яких з ціаніду, аміаку і вуглекислого газу утворюються амінокислоти і нуклеїнові кислоти.
Хіміки з Дослідницького інституту Скріппса (Scripps Research) показали, що для утворення на ранніх етапах еволюції Землі амінокислот і нуклеїнових кислот, основних будівельних елементів білків і ДНК відповідно, не були потрібні нестандартні умови або рідкісні елементи. Хімічні реакції, описані в статті в журналі Nature Chemistry, могли протікати при нормальних умовах, а для їх початку були потрібні тільки речовини, доступні в цей період.
Сьогодні в клітинах амінокислоти генеруються з попередників, званих альфа – кетокислотами, з використанням як азоту, так і спеціалізованих білків, званих ферментами. У попередніх роботах вчені показали, що альфа – кетокислоти могли існувати на початку історії Землі. Однак передбачалося, що до появи клітинного життя амінокислоти повинні були утворюватися з абсолютно інших попередників, альдегідів, яким не потрібні були ферменти.
У своїй роботі хіміки показали, що ціанід може успішно замінювати ферменти в якості каталізатора реакції, в результаті якої утворюються амінокислоти. Оскільки вони знали, що в тій чи іншій формі буде потрібно азот, вони додали аміак – форму азоту, яка повинна була бути присутньою на ранній Землі. Потім шляхом проб і помилок вони виявили третій ключовий інгредієнт: вуглекислий газ.
Більш того, дослідники виявили, що побічним продуктом тієї ж хімічної реакції є оротат, попередник нуклеотидів, що утворюють РНК і ДНК. Таким чином, всі основні компоненти, необхідні для зародження життя, могли сформуватися у великих кількостях в результаті одного набору хімічних реакцій.
Схема хімічних реакцій. Джерело: Pulletikurti et al., Nature Chemistry
Вчені вважають, що оскільки синтез амінокислот в органічних клітинах здійснюється майже ідентично запропонованим реакціям, за винятком використання ферментів замість ціаніду, то саме такі процеси послужили первинному зародженню життя на Землі.
Нові реакції не тільки дають вченим уявлення про хімію ранньої Землі, вони також будуть корисні в промисловому виробництві, наприклад, для створення біомолекул з індивідуальною маркуванням з недорогих вихідних матеріалів.