Грязь вместо стерильности: опасные минералы неожиданно помогли собрать первую РНК жизни

Происхождение жизни долго считалось цепью случайностей, которые едва ли могли сложиться сами собой. Новая научная работа показывает, что "грязные" и агрессивные условия ранней Земли могли не мешать, а направлять химическую эволюцию. Ключевую роль в этом процессе сыграли минералы, ранее считавшиеся опасными для зарождающейся биологии.

Фото: creativecommons.org by YegorGeologist, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Лечебная грязь и рапа Соленого лимана

РНК остаётся главным кандидатом на первую молекулу жизни

Современные теории происхождения жизни опираются на гипотезу "мира РНК". Согласно ей, именно рибонуклеиновая кислота стала первой молекулой, способной одновременно хранить информацию и ускорять химические реакции. В отличие от ДНК и белков, РНК может выполнять обе функции, что делает её удобным стартом для биологической эволюции.

Проблема заключалась в другом. Синтез РНК требует строгого порядка и точных условий, тогда как ранняя Земля представляла собой хаотичную среду с вулканизмом, ударами астероидов и нестабильной химией. Долгое время считалось, что без "лабораторной чистоты" такие молекулы просто не могли возникнуть.

Эксперимент без стерильности

Авторы нового исследования отказались от классического лабораторного подхода с поэтапной очисткой реагентов. Вместо этого они воссоздали условия подземных вод, проходящих через базальтовые породы, насыщенные боратами. Все исходные вещества были смешаны сразу, а реакционная среда подвергалась циклам нагревания и высыхания, имитирующим природные процессы.

Результат оказался неожиданным. В присутствии боратов синтез РНК шёл не хуже, а заметно эффективнее, чем в "чистой" среде. Минералы не блокировали реакции, а направляли их, снижая количество бесполезных побочных продуктов.

Как бораты упорядочивают хаос

Бораты выполняли сразу несколько функций. Во-первых, они стабилизировали уровень кислотности, создавая подходящее "окно" для формирования связей между нуклеотидами. Во-вторых, эти минералы избирательно связывали побочные соединения, убирая их из реакционной среды. В-третьих, бораты стабилизировали рибозу — один из самых нестойких компонентов РНК.

В итоге в эксперименте сформировались цепочки длиной до 200 нуклеотидов. Такие молекулы уже способны сворачиваться в сложные трёхмерные структуры и выполнять функции рибозимов, что считается критическим порогом для запуска естественного отбора.

Земля, Марс и универсальность процесса

Период, когда могла возникнуть жизнь на Земле, совпадает с эпохой активного вулканизма и на Марсе. Обе планеты имели жидкую воду, базальтовые плато и гидротермальные системы. Марсоходы NASA ранее находили в марсианском грунте следы боратов, что делает описанный механизм потенциально применимым и к Красной планете.

Если подобные химические "фильтры" работают в разных геологических условиях, это усиливает аргументы в пользу того, что сложные органические молекулы могут возникать не вопреки, а благодаря суровой среде молодых планет.

Чистый синтез и геохимический подход

Лабораторные эксперименты традиционно опираются на очищенные реагенты и контролируемые условия. Такой подход доказывает принципиальную возможность реакций, но плохо отражает реальность ранней Земли. Геохимическая модель, напротив, учитывает одновременное присутствие множества веществ и показывает, что минералы могут играть роль естественных регуляторов.

Популярные вопросы

Что такое гипотеза мира РНК?

Это теория, согласно которой РНК предшествовала ДНК и белкам и стала первой основой жизни.

Почему длина РНК так важна?

Длинные цепочки способны к самокопированию и ускорению реакций, что необходимо для эволюции.

Может ли такой процесс происходить на других планетах?

Если есть вода, вулканизм и подходящие минералы, подобные механизмы теоретически возможны.