Наверх
26 сентября 2021

Как и где образовались первые биомолекулы на Земле, выяснили ученые

Биомолекула
©Shutterstock / Fotodom

Считается, что первые живые системы на Земле основывались на самовоспроизводящихся молекулах РНК. Согласно основной гипотезе, они были первыми биополимерами, которые могли катализировать химические реакции и запускать эволюционные процессы.

Теперь немецкие ученые обнаружили, что первые такие биомолекулы могли появиться в микротрещинах базальтов под воздействием тепловых потоков, которые возникали в результате вулканизма. Выводы исследователей были опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Биофизики провели несколько экспериментов, пытаясь понять, могли ли биомолекулы возникнуть самопроизвольно в условиях ранней Земли 4 млрд лет назад. Как пояснили исследователи, для правильного сворачивания РНК требуется минимальная концентрация однозарядного натрия и относительно высокая – двухзарядных ионов магния. Большое количество натрия приводит к неправильной укладке цепей РНК.

Вначале специалисты синтезировали базальтовое стекло, которое образуется в результате быстрого охлаждения расплавленных пород, выходящих на поверхность планеты в процессе вулканизма. На втором этапе было проанализировано количество магния и натрия в таком стекле при различных условиях. В итоге ученые всегда находили в воде значительно больше натрия, чем магния. Причем последний был в концентрациях, с которыми появление пребиотической РНК невозможно.

Однако ситуация резко изменилась после того, как исследователи добавили в систему тепловые потоки. По мнению авторов, они, скорее всего, имели место из-за высокой геологической активности на планете в тот период.

Биофизики уточнили, что в характерных для базальтовых стекол узких порах и трещинах перепады температуры вызывали встречное движение ионов к направлению тока. Это явление известно как термофорез, а его величина сильно зависит от электрического заряда и размера ионов.

В итоге было установлено, что комбинация конвекции и термофореза приводила к локальному накоплению ионов магния в значительно больших концентрациях, чем ионы натрия. Причем этот эффект только нарастал с увеличением размера системы.

Метки: ученые
Самое читаемое
26.09.2021
25.09.2021