Як почалося життя? Як хімічні реакції на ранній Землі створили складні самовідтворювані структури, які перетворилися на живі істоти, як ми їх знаємо? Відповідно до однієї школи думки, до нинішньої ери життя на основі ДНК існувала якась молекула під назвою РНК (або рибонуклеїнова кислота). РНК, яка сьогодні все ще є ключовим компонентом життя, може самовідтворюватися та каталізувати інші хімічні реакції.

Але самі молекули РНК складаються з менших компонентів, які називаються рибонуклеотидами. Як ці будівельні блоки сформувалися на ранній Землі, а потім об’єдналися в РНК? Такі хіміки, як я, намагаються відтворити ланцюг реакцій, необхідних для утворення РНК на зорі життя, але це складне завдання. Ми знаємо, що будь-яка хімічна реакція, що призвела до створення рибонуклеотидів, могла відбуватися в безладному, складному середовищі, яке було на нашій планеті мільярди років тому.

Я вивчав, чи могли відіграти роль «автокаталітичні» реакції. Це реакції, в результаті яких утворюються хімічні речовини, які спонукають такою ж реакції, що означає, що вони можуть підтримуватися в широкому діапазоні обставин. У нашій останній роботі ми з колегами інтегрували автокаталіз у добре відомий хімічний шлях виробництва рибонуклеотидних будівельних блоків, що, ймовірно, могло статися з простими молекулами та складними умовами, які були на ранній Землі.

Формозна реакція

Автокаталітичні реакції відіграють вирішальну роль у біології, від регуляції серцебиття до формування візерунків на черепашках. Насправді реплікація самого життя, коли одна клітина отримує поживні речовини та енергію з навколишнього середовища для виробництва двох клітин, є особливо складним прикладом автокаталізу.

Хімічна реакція під назвою формозна реакція, вперше відкрита в 1861 році, є одним із найкращих прикладів автокаталітичної реакції, яка могла статися на ранній Землі.

По суті, реакція формози починається з однієї молекули простої сполуки під назвою гліколевий альдегід (що складається з водню, вуглецю та кисню) і закінчується двома. Механізм базується на постійному надходженні іншої простої сполуки під назвою формальдегід. Реакція між гліколевим альдегідом і формальдегідом створює більшу молекулу, відщеплюючи фрагменти, які повертаються в реакцію та підтримують її. Однак, коли формальдегід закінчується, реакція припиняється, і продукти починають розкладатися зі складних молекул цукру на смолу.

Формозна реакція має деякі спільні інгредієнти з добре відомим хімічним шляхом утворення рибонуклеотидів, відомим як шлях Паунер-Сазерленда. Однак до цього часу ніхто не намагався пов’язати ці два — з поважної причини. Формозна реакція відома своєю «невибірковістю». Це означає, що він виробляє багато непотрібних молекул поряд із реальними продуктами, які вам потрібні.

Автокаталітичний поворот на шляху до рибонуклеотидів

У нашому дослідженні ми спробували додати ще одну просту молекулу під назвою ціанамід до реакції формози. Це дає можливість деяким молекулам, які утворилися під час реакції, «викачувати» для отримання рибонуклеотидів. Реакція все ще не виробляє великої кількості рибонуклеотидних будівельних блоків. Однак ті, які він виробляє, є більш стабільними та менш схильні до деградації.

Цікавим у нашому дослідженні є інтеграція формизної реакції та виробництва рибонуклеотидів. Попередні дослідження вивчали кожен окремо, що відображає те, як хіміки зазвичай думають про створення молекул.

Взагалі кажучи, хіміки прагнуть уникати складності, щоб максимізувати кількість і чистоту продукту. Однак цей редукціоністський підхід може завадити нам досліджувати динамічні взаємодії між різними хімічними шляхами. Ці взаємодії, які відбуваються всюди в реальному світі за межами лабораторії, є, мабуть, мостом між хімією та біологією.

Промислове застосування

Автокаталіз також має промислове застосування. Коли ви додаєте ціанамід у реакцію формози, ще одним продуктом є сполука під назвою 2-амінооксазол, яка використовується в хімічних дослідженнях і виробництві багатьох фармацевтичних препаратів.

Звичайне виробництво 2-амінооксазолу часто використовує ціанамід і гліколевий альдегід, останній з яких є дорогим. Якщо це можна зробити за допомогою формозної реакції, для запуску реакції знадобиться лише невелика кількість гліколевого альдегіду, що скоротить витрати.

Зараз наша лабораторія оптимізує цю процедуру в надії, що ми зможемо маніпулювати автокаталітичною реакцією, щоб зробити звичайні хімічні реакції дешевшими та ефективнішими, а їхні фармацевтичні продукти доступнішими. Можливо, це не буде такою великою справою, як створення самого життя, але ми вважаємо, що воно все одно може бути варте уваги. Джерело

У Туреччині було виявлено секретний текст, розкиданий серед десятків тисяч стародавніх глиняних табличок, які були написані за часів Хеттської імперії в другому тисячолітті до нашої ери. Ніхто ще не знає, що говорить цікавий клинопис, але, здається, це давно втрачена мова понад 3000 років тому. Експерти кажуть, що ця таємнича ідіома не схожа на жодну іншу стародавню письмову мову, знайдену на Близькому Сході, хоча вона, здається, має спільні корені з іншими анатолійсько-індоєвропейськими мовами.

Підступні каракулі починаються в кінці культового ритуального тексту, написаного хетською мовою – найдавнішою відомою індоєвропейською мовою – після вступу, який по суті перекладається так: «Відтепер читайте мовою країни Калашма». Калашма посилається на організоване суспільство з бронзового віку, яке, ймовірно, знаходилося на північно-західній околиці значно більшої Хеттської імперії в стародавній Анатолії – на деякій відстані від столиці Хаттуси, де пізніше була розкопана ця глиняна табличка.

За словами Андреаса Шахнера, керівника археологічних розкопок руїн Хаттуси, коли він вперше взяв табличку в руки, він відчув її важливість. Зокрема, він помітив, що глиняна табличка надзвичайно добре збереглася порівняно з більш ніж 25 000 інших, знайдених на тому самому місці на території сучасного Богазкой, Туреччина. Понад століття історики, археологи та лінгвісти працювали разом, щоб розкрити та перекласти неймовірний архів Хаттуси, який містить королівські договори , політичне листування, юридичні та релігійні тексти.

Хоча більшість цих табличок були написані хетським клинописом, експерти, які працювали на тому самому місці, виявили й інші мови. Схоже, що ці писемності походять від різних етнічних груп, які колись лежали в тіні Хеттської імперії під час її правління більшою частиною Анатолії з 1650 по 1200 рік до нашої ери. Нещодавнє відкриття іншої мови захоплююче, хоча й не надто дивне.

«Хетти були виключно зацікавлені в записі ритуалів іноземними мовами», — пояснює Швемер.

І не просто з наукових причин. Хетська імперія, здається, славила тисячі богів і богинь. Оскільки хети завойовували все більше і більше землі на великому півострові між Чорним і Середземним морями, історики підозрюють, що імперія придбала нові релігії, щоб залучити нових підданих до свого оточення. Виявляючи повагу до інших релігій, Шахнер каже, що Імперія, ймовірно, сподівалася завоювати повагу під час свого розширення.

За словами стародавнього анатолійського історика Туліна Ченгіза, у королівських архівах Хаттуси згадуються божества, яким поклонялися навіть у Сирії та Месопотамії.

«Прийняття цих богів без пантеону вказує на існування культури толерантності», — пише Ченгіз.

У стародавньому Хеттському царстві, здається, урочистою і єдиною метою підданих було поклонятися своїм божественним господарям в обмін на здоров’я, їжу та щастя. Вчені підозрюють, що королівські архіви Імперії були способом зміцнити цей «державний культ» і «забезпечити детальну картину уваги, якої вимагали боги та богині та приділяли їм». Запозичення ідей, як-от систем клинопису, традицій і релігій, ймовірно, було способом розширення впливу Імперії.

Наприклад, Калашманс воював на стороні хетів проти Єгипетської імперії в битві 1274 року до нашої ери.

Наразі немає доступних фотографій нововиявленої таблички з написами калашмою, оскільки експерти все ще працюють над тим, як її перекласти. Швемер і його колеги сподіваються опублікувати свої результати разом із зображеннями свого відкриття наступного року.