Учёным удалось создать способную к протометаболизму систему

Искусственно созданная химическая система, способная к саморепликации и протометаболизму, позволит нам приблизиться к разгадке возникновения жизни

Учёным удалось создать способную к протометаболизму систему

Команда химиков из Гронингенского университета под руководством Гильермо Сантьяго Монреаля смогла создать произвольно образующуюся в водном растворе систему, способную к саморепликации и протометаболизму под действием солнечного света. Результаты своей работы они опубликовали в журнале Nature Chemistry. Создание и изучение подобных систем позволит глубже понять процессы, приведшие к возникновению первых живых клеток.

Возможность создания репликационных систем с метаболизмом уже изучали теоретически, но экспериментальных знаний пока недостаточно. Дело в том, что именно метаболические процессы позволяют репликаторам стабилизировать процесс своего самокопирования и увеличить его скорость. Сложность создания таких систем заключается в том, что системы должны запускать оба процесса (репликации и метаболизма) одновременно.

В своём эксперименте Монреаль решил использовать специальный репликатор. Он представлял собой макроцикл из шести органических молекул — структурных единиц, которые при окислении связывались друг с другом. Множество репликаторов могли самоорганизовываться в волокна, причем даже при низких концентрациях. Чтобы система проявляла поведение, подобное метаболизму живых существ, авторы снабдили репликаторы участками, поглощающими свет. В качестве фотоактивного кофактора применяли хромофоры: бенгальский розовый и тетрафенилпорфирин. Краситель с репликатором образовывали химическую связь, и возбуждение такой макромолекулы энергией света приводило к образованию синглетного кислорода, окислявшего тиольные группы реагентов для образования новых макроциклов репликатора.

Учёным удалось создать способную к протометаболизму систему

Guillermo Monreal Santiago et al. / Nature Chemistry, 2020

Химические формулы структурной едницы макромолекулы репликтора (сверху) и фотохромов бенгальского розового и тетрафенилпорфирина.

Под действием энергии фотонов, с помощью этих органических участков, аналогичных кофакторам в биохимических процессах, макроциклы могли синтезировать прекурсоры для реакций самовоспроизведения. Данные химического анализа подтвердили, что основной реакцией при воздействии света на систему является окисление тиольных групп с образованием макроциклов, которые затем по автокаталитическим реакциям присоединялись к имеющимся структурам, их наращивая. Таким образом, созданная в рамках эксперимента система продолжала процесс репликации за счёт примитивного метаболизма.

По словам авторов, полученные результаты ещё далеки от метаболизма в прямом понимании этого слова, ведь в процессе энергия не накапливается. Тем не менее, сложно отрицать полезность эксперимента, ведь такой протометаболизм мог бы быть одним из промежуточных этапов на пути образования жизни.

Читайте также

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

В России появится национальная база генетической информации

В России появится национальная база генетической информации

Ученые впервые сняли движение электронов внутри молекулы во время химической реакции

Ученые впервые сняли движение электронов внутри молекулы во время химической реакции

ИИ точно прогнозирует свойства новых материалов по химической формуле

ИИ точно прогнозирует свойства новых материалов по химической формуле

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Google представила Pixel 11 Pro, Pro XL и складной Pro Fold с новой подсветкой HiLight

Google представила Pixel 11 Pro, Pro XL и складной Pro Fold с новой подсветкой HiLight

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака