На ранней Земле простые процессы могли привести к возникновению жизни

Ученые Еврейского университета Иерусалима вместе с американскими коллегами показали, что простой цикл "увлажнения-высыхания" мог так изменить химические смеси, что возникла жизнь.

Чтобы смоделировать раннюю Землю, команда подвергала химические смеси повторяющимся циклам "увлажнение-высыхание". Реакция смесей оказалась неожиданной. Вместо того, чтобы реагировать случайным образом, молекулы самоорганизовывались и следовали предсказуемым закономерностям.

Ученые пришли к выводу, что ранняя химическая эволюция не была хаотичной. Более вероятно, что естественные колебания окружающей среды направляли формирование все более сложных молекул, что в конечном счете привело к появлению фундаментальных строительных блоков жизни, таких как аминокислоты.

Работа опубликована в журнале Nature Chemistry.

Химическая эволюция относится к постепенной трансформации молекул в условиях, предшествовавших возникновению жизни. Это ключевой процесс в спонтанном возникновение жизни из неживой материи. Многие исследования были сосредоточены на отдельных химических реакциях, которые могли привести к биологическим молекулам. Новая работа демонстрирует экспериментальную модель для изучения того, как целые химические системы развиваются под воздействием простых изменений окружающей среды.

Исследователи использовали смеси, содержащие органические молекулы с различными функциональными группами, включая карбоновые кислоты, амины и другие молекулы.

Подвергая эти смеси повторяющимся циклам "увлажнение-высыхание", то есть естественным условиям, которые возникали на ранней Земли, ученые выявили три ключевых момента развития химических систем. Ученые показали, что химические системы могут развиваться непрерывно, не "застревая" в точках равновесия. Системы избегают неконтролируемого усложнения и демонстрируют синхронную динамику всей популяции молекулярных "видов", то есть в такой среде молекулы ведут себя по аналогии с живыми организмами, которые все вместе приспосабливаются к изменениям среды.

Соавтор работы доктор Моран Френкель-Пинтер говорит: "Показывая, что химические системы могут самоорганизовываться и развиваться, мы даем экспериментальные доказательства, которые могут помочь преодолеть разрыв между неживой химией и возникновением биологических молекул".

Помимо своей важности для исследований происхождения жизни, работа может найти применение в синтетической биологии и нанотехнологиях. Управляемую химическую эволюцию можно использовать, например, при создании новых лекарств.