Evidence emerges from the deep of Earth’s first amino acids — ABC Chemicals


Аминокислота триптофан была обнаружена глубоко под морским дном. Его первооткрыватели считают, что не химические, а геохимические процессы были созданы не жизнью. Это открытие подтверждает идею о том, что щелочные глубоководные гидротермальные системы могли бы обеспечить идеальные условия для производства органических молекул, необходимых для начала жизни на Земле.

Аминокислоты являются неотъемлемой частью жизни как строительные блоки всех белков, а также обеспечивают важные биологические функции сами по себе. Однако это поднимает загадку «курица и яйцо»: если аминокислоты требуются — и производятся — жизнью, то как жизнь началась без них?

На метеоритах были обнаружены аминокислоты, указывающие на внеземной абиотический источник соединений. Между тем, эксперименты и теоретические расчеты показали, что аминокислоты могли быть синтезированы абиотически на Земле при правильных условиях. Но никто так и не нашел естественного неживого механизма их производства.

Evidence emerges from the deep of Earths first amino acids - ABC Chemicals

Теперь Бенедикт Менез из Парижского университета Дидро, Франция, и ее коллеги идентифицировали аминокислоту триптофан — и другие органические молекулы — в образцах горных пород, взятых почти на 175 м ниже дна океана в гидротермальном поле Затерянного города. Исключая биологические источники и загрязнение, исследователи предполагают, что эти химические вещества образовались из взаимодействий между морской водой и породами мантии, называемыми серпентинитами, которых было бы много в пребиотической коре Земли.

«Первые строительные блоки жизни сначала должны были быть произведены абиотически, поэтому очень интересно иметь доказательства производства аминокислот в серпентинизированных перидотитах», — комментирует Эндрю МакКейг, который исследует гидротермальные системы в Университете Лидса, Великобритания, и не был вовлечен в исследование.

Чтобы проанализировать образцы керна, команда объединила три метода визуализации высокого разрешения, которые указывали на триптофан внутри сети глинистых нанопор. Хотя аминокислоты были обнаружены во флюидах на территории Затерянного города ранее, их источник был неизвестен. Команда уверена, что триптофан, который они идентифицировали, был абиотическим по происхождению, потому что они не нашли никаких признаков биомаркеров или других аминокислот, которые могли бы указывать на биологический источник.

Глубоководный синтез

Исследователи предполагают, что триптофан мог быть синтезирован в нанопорах глины, богатой железом, когда он образовывался во время гидротермального превращения серпентинитов. Команда также обнаружила индол, который является промежуточным органическим соединением в синтезе триптофана посредством реакций типа Фриделя-Крафтса, и указывает, что сеть нанопор, возможно, действовала как ограниченный микрореактор, чтобы продвигать эту реакцию, в то время как богатая железом глина помогла катализировать это и впоследствии помогло его сохранению.

«Гидротермальное изменение пород мантии не перестает меня удивлять», — говорит Фридер Кляйн, геохимик из Океанографического института Вудс-Хоул, США. «Это замечательное исследование подтверждает идею о том, что гидротермальные системы, которые, вероятно, существовали на протяжении большей части истории Земли и, возможно, в других частях Солнечной системы, обладают потенциалом для абиотического синтеза аминокислот и, возможно, даже более сложных органических соединений».

Однако не все убеждены. «Спектроскопические доказательства обнаружения триптофана в этой работе не очень сильны, и поэтому мне это кажется невероятным», — говорит Джим Кливс, который занимается геохимией и происхождением жизни в Токийском технологическом институте, Япония. Он объясняет, что некоторые пики спектров флуоресценции не очень хорошо совпадают, предполагая, что данные могут аналогично соответствовать другим соединениям. «Даже если бы триптофан был окончательно обнаружен, кажется правдоподобным, что в этих образцах был поток жидкости, обеспечивающий путь для биологического загрязнения».

Джеффри Бада, который изучает геохимию аминокислот в Институте океанографии им. Скриппса, США, согласен с этим. «Предполагаемый триптофан пахнет для меня как артефакт», — говорит он. Более того, он подвергает сомнению его отношение к происхождению жизни. «Триптофан не является аминокислотой, которая обычно считается частью инвентаря пребиотических соединений на ранней Земле и в других местах. У него только один кодон в ДНК, что было истолковано как указание на то, что это было позднее добавление ».

Тем не менее, хотя триптофан, возможно, не был одной из исходных аминокислот, необходимых для возникновения жизни, Менез и его коллеги утверждают, что аминокислоты могут действовать как биохимические предшественники, которые катализируют синтез сахаров, альдегидов и нуклеотидных промежуточных соединений.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *