Метеориты могли принести все 5 генетических элементов ДНК на раннюю Землю
AstroNews.ru - 26 Апреля 2022 18:50:15
Ключевые строительные блоки ДНК, которые предыдущие исследования загадочным образом не смогли обнаружить в метеоритах, теперь обнаружены в космических породах, что позволяет предположить, что космические удары могли когда-то помочь доставить эти жизненно важные компоненты жизни на древнюю Землю.
ДНК состоит из четырех основных строительных блоков - нуклеобаз: аденина (А), тимина (Т), цитозина (Ц) и гуанина (Г). Родственная молекула ДНК, РНК, также использует A, C и G, но меняет тимин на урацил (U). Ученые, задаются вопросом, могли ли они помочь доставить эти соединения на Землю, ранее уже искали нуклеобазы в космических породах, но до сих пор ученые обнаруживали в космических породах только A и G, но не T, C или U.
Нуклеобазы бывают двух видов, известные как пурины и пирамидины. Нуклеобазы, ранее обнаруженные в метеоритах, являются пуринами, каждый из которых состоит из шестиугольной молекулы, соединенной с пятиугольной молекулой. В космических камнях до сих пор отсутствовали пирамидины, которые представляют собой меньшие структуры, состоящие только из шестиугольной молекулы.
Долгое время оставалось загадкой, почему в метеоритах встречаются только пурины, а не пирамидины. Предварительные лабораторные эксперименты, имитирующие условия космического пространства, позволили предположить, что пурины и пирамидины могли образоваться в ходе химических реакций под воздействием света в межзвездных молекулярных облаках, а затем эти соединения могли попасть в астероиды и метеориты во время формирования Солнечной системы. Такие химические реакции могли происходить и непосредственно в космических камнях.
Теперь ученые наконец-то обнаружили все пирамидины и пурины, содержащиеся в ДНК и РНК, в метеоритах, которые попали на Землю.
"Присутствие пяти основных нуклеобаз в метеоритах может способствовать появлению генетических функций еще до зарождения жизни на ранней Земле", - сказал ведущий автор исследования Ясухиро Оба, астрохимик из Университета Хоккайдо в Японии.
Исследователи использовали самые современные аналитические методы, изначально разработанные для использования в генетических и фармацевтических исследованиях, для обнаружения крошечных количеств нуклеобаз, вплоть до долей на триллион. Это по меньшей мере в 10-100 раз чувствительнее, чем предыдущие методы, с помощью которых пытались обнаружить пирамидины в метеоритах, сказал Оба.
Ученые проанализировали образцы трех богатых углеродом, или углеродистых, метеоритов, в которых, согласно предыдущим работам, могли происходить химические реакции, приводящие к образованию нуклеобаз - метеориты Мерчисон, Мюррей и Тагиш Лейк.
Ученые обнаружили T, C и U на уровне до нескольких частей на миллиард в метеоритах. Эти соединения присутствовали в концентрациях, аналогичных тем, которые были предсказаны экспериментами, воспроизводящими условия, существовавшие до образования Солнечной системы. В дополнение к важнейшим соединениям T, C и U, ученые также обнаружили другие пирамидины, не используемые в ДНК или РНК, что еще раз доказывает способность метеоритов переносить эти соединения.
"Благодаря нашим результатам, мы можем сказать, что нуклеобазы также демонстрируют широкое разнообразие в углеродистых метеоритах", - сказал Оба.
Остается неясным, почему пирамидинов в этих метеоритах было гораздо меньше, чем пуринов. Оба предположил, что разгадка может заключаться в том, что пурины включают пятиугольное кольцо, известное как имидазол, а пирамидины - нет.
Имидазол и подобные молекулы оказались гораздо более многочисленными, чем пирамидины в этих метеоритах, что позволяет предположить, что их легче синтезировать в ходе естественных химических реакций. Кроме того, имидазол может действовать как примитивный катализатор для запуска химических реакций, например, образования пуринов вместо пирамидинов.
Свои выводы ученые подробно изложили 26 апреля в журнале Nature Communications.