Що, якщо перші кроки до появи життя допоміг зробити звичайний цукор? Вчені виявили незвичайний хімічний цикл, у якому цукор рибоза та елемент бор могли взаємно захищати одне одного. Це відкриття може допомогти пояснити, як нежива хімія поступово перетворилася на біологію.
Рибоза — цукор, без якого неможливо уявити РНК. Вона формує основу цієї молекули, яка бере участь у передаванні генетичної інформації, виробництві білків і регуляції роботи генів.
Але є проблема: рибоза легко руйнується під дією тепла та інших чинників. Уявити її стабільне існування на ранній Землі, де активно відбувалися хімічні реакції, — непросте завдання.
Дослідники з Університету Нового Південного Уельсу в Австралії знайшли можливу підказку. Вона пов’язана з бором — елементом, який здатний утворювати з рибозою комплекси та допомагати їй зберігатися.
Бор опинився в хімічній пастці
На ранній Землі бор міг міститися у воді та мінералах. Проте кальцій здатний зв’язувати його в малорозчинні сполуки, фактично прибираючи з води, де він міг би брати участь у реакціях, важливих для зародження життя.
Учені перевірили, що відбувається, якщо додати рибозу до різних природних мінералів, які містять бор. Результат виявився несподіваним: рибоза допомагала вивільняти бор із мінералів у воду, зокрема тих, що містили кальцій.
Потім дослідники провели експеримент із природною мінеральною кіркою з гідротермальної системи Пуга в Індії. Після додавання рибози кількість бору, що переходив у воду, зросла приблизно на 60%.
Цукор і бор могли допомагати одне одному
Звідси виникає цікава гіпотеза. Рибоза допомагає утримувати бор у розчині, а бор, своєю чергою, може стабілізувати рибозу й захищати її від руйнування. Більше доступного бору — більше шансів, що рибоза збережеться. А більше рибози — більше бору може залишатися у воді.
Так могла виникнути своєрідна хімічна петля взаємної підтримки.
Вона потенційно важлива для гіпотези «світу РНК», згідно з якою РНК могла відігравати центральну роль на ранніх етапах виникнення життя, ще до появи складних клітин.
Однак у цього механізму є нюанс: надлишок бору може заважати утворенню самої рибози. Тому важливими могли бути точні умови середовища, зокрема концентрація кальцію та кислотність води.
Чи знайшли вчені рецепт появи життя?
Поки що ні. Дослідження, опубліковане в журналі Scientific Reports, демонструє можливий механізм взаємодії рибози, бору та природних мінералів, але не доводить, що саме він запустив життя на Землі. Проте робота показує, як звичайні геохімічні процеси могли допомагати зберігати молекули, необхідні для майбутньої біології.
І є ще одна цікава деталь: деякі цукри та інші важливі для життя сполуки знаходили в метеоритах. Це підтримує припущення, що космос міг постачати ранній Землі частину потрібних хімічних інгредієнтів.
Можливо, шлях від неживої матерії до перших форм життя залежав не від однієї дивовижної молекули, а від цілої мережі реакцій, у якій речовини допомагали одна одній зберігатися. І тепер учені мають ще одну підказку, як така мережа могла працювати.