Российские ученые приблизились к разгадке процессов зарождения жизни на Земле.
Механизм синтеза особых молекул-коацерватов смоделировали российские ученые совместно с иностранными коллегами. Популярная научная теория гласит, что именно эти молекулы были предшественниками первых одноклеточных организмов, положив начало жизни на планете Земля, сообщили RT в пресс-службе университета.
C помощью математических методов ученые воспроизвели целый каскад химических реакций, который привел к формированию коацерватов. Исследование способно не только приблизить науку к пониманию того, как появились первые земные организмы, но также может найти применение в работах по созданию искусственных клеток и разработке технологий адресной доставки лекарств.
По одной из основных научных теорий, на планете первые примитивные организмы могли появиться в результате изначально абиогенного синтеза сложных химических молекул в так называемом первичном бульоне - растворе аммиака, метана и других соединений, присутствовавших в океане и атмосфере. Под воздействием разрядов молний, интенсивной ультрафиолетовой радиации и других факторов шли реакции синтеза. Возникшие молекулы были сложными органическими соединениями и биополимерами, которые потом объединились в белки. Из них уже появились первые примитивные организмы. Теорию выдвинул советский ученый Александр Опарин в начале прошлого века.
Вопрос, как именно белковые молекулы собрались в первые организмы, оказался сложнее всего для науки. Опарин предполагал, что белки образовывали комплексы, где на границе выстраивались липидные молекулы - прообраз клеточной мембраны. Эти комплексы получили название коацерваты - то есть сгустки.
Эту теорию частично подтвердили авторы работы. С помощью вычислительных методов исследователи разработали и описали химическую систему, которая приводит к "самосборке" коацерватов. Процесс образования таких структур схож с поведением живого организма.
Система включает целый каскад биохимических реакций - автокатализ, фазовое разделение, образование капель масла в воде и коацервация.
Ученые предложили представить некий химический "суп" - молекулы разных веществ помещаются в бульон, они взаимодействуют, в результате образуется новая молекула. Она в свою очередь начинает размножаться, контактировать с другими частицами и инициировать создание коацерватов. При создании комплексов реакция продолжается уже внутри, а не в бульоне - это влияет на скорость получения итоговых структур. Происходит все без нашего участия, здесь просто идет наблюдение.
Ученые для описания всех реакций использовали метод компьютерного моделирования, который помогает отследить, что происходит с молекулами на каждом этапе. Ученым удалось воспроизвести механизм формирования и поведения коацерватов, что поможет лучше понять, как именно протекал на Земле процесс появления первых живых организмов, а также поможет в работах по созданию искусственных клеток. Полученные данные также могут найти применение при разработке технологий адресной доставки лекарств.
Фото ТЕЛЕПОРТ.РФ
При использовании материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт ТЕЛЕПОРТ.РФ обязательна.
