Как сахар из космоса помог создать жизнь на Земле. Исследование обнаружило остатки рибозы, растворенные в боре в ранних водах

Простой сахар, доставленный на молодую Землю метеоритом, возможно, сыграл более сложную роль в возникновении жизни, чем когда-то думали ученые. Рибоза, пятиуглеродный сахар, сегодня наиболее известна как сахар, который входит в состав РНК, одной из наиболее важных молекул в биологии. Однако рибоза химически хрупка и может относительно легко разлагаться, что ставит под сомнение теорию о том, что она могла сохраняться достаточно долго, чтобы участвовать в химии пребиотиков. Новое исследование «Влияние рибозы на растворимость боратных минералов», опубликованное в журнале Scientific Reports, выявило возможную двунаправленную связь между рибозой и боратными минералами. Исследователи обнаружили, что, хотя рибоза увеличивает количество растворенного в воде бората, борат связывается с рибозой и помогает защитить ее от разложения.

Рибоза была важна, но ее было трудно сохранить.

Важность рибозы заключается в ее связи с РНК. Основа молекул РНК содержит рибозу, и гипотеза мира РНК предполагает, что РНК-подобные молекулы играли важную роль на ранних стадиях эволюции жизни. Чтобы эта химия началась, рибоза должна была присутствовать в среде, где она могла бы сохраняться и участвовать в дальнейших реакциях.Это непросто. Рибоза особенно подвержена разложению в условиях, связанных с некоторыми пребиотическими средами. Поэтому предыдущие эксперименты были сосредоточены на том, могут ли бораты стабилизировать сахар. Борат образует комплекс с рибозой, образуя структуру, более устойчивую к разложению в щелочных условиях.Проблема заключалась в том, что во многих лабораториях использовались сравнительно высокие концентрации бората, полученные из очищенных химических реагентов. Эти концентрации не обязательно отражают количество бората, которое было бы доступно в естественной среде ранней Земли, где борсодержащие минералы было трудно растворить.

Ученые протестировали настоящие боратные минералы, а не просто лабораторные реагенты

Чтобы исследовать этот пробел, Стеллер, Чоухан, Ван Кранендонк и Фаренбах исследовали, как рибоза взаимодействует с реальными боратсодержащими минералами. Исследование провели ученые из Австралийского центра астробиологии и группы химии и геологических наук Университета Нового Южного Уэльса, в том числе Мартин ван Кранендонк из Университета Кертина.Исследователи обнаружили, что добавление рибозы в воду может значительно повысить растворимость некоторых боратсодержащих минералов. Сюда входили кальцийсодержащие бораты с характерно низкой растворимостью. Другими словами, рибоза не просто лежала в воде, ожидая, пока станет доступен борат. Он потенциально может положительно изменить химический состав минеральной воды, делая больше бората доступным в растворе.Исследовательская группа также обнаружила, что рибозо-боратный комплекс может предотвратить осаждение боратов в присутствии кальция. Это важно, поскольку осаждение удаляет из воды растворенные бораты и возвращает их в твердые минералы. Ингибируя этот процесс, комплекс может сохранить химическую доступность бората для последующих реакций.

研究チームはまた、カルシウムが存在する場合、リボース-ホウ酸塩複合体がホウ酸塩の沈殿を防ぐことができることも発見しました（画像：AIが生成）<br />” msid=”134617304″ imgsize=”2787630″ resizemode=”4″ ширина=”” title=”Исследовательская группа также обнаружила, что рибозно-боратные комплексы могут предотвращать осаждение боратов в присутствии кальция (Изображение: создано искусственным интеллектом)” src=”https://static.toiimg.com/photo/imgsize-2787630,msid-134617304/the-team-also-found-that-ribose-borate-complexes-could-prevent-borate-from-precipitating-when-calcium-was-present-image-ai-generatedbr.jpg” данные-api-prerender=”true”/></p>
<p>Исследовательская группа также обнаружила, что рибозо-боратные комплексы могут предотвращать осаждение боратов в присутствии кальция (Изображение: создано AI).</p>
</div>
</div>
<p><span class=

Сахар и борат, возможно, помогли друг другу

Это создает интересную петлю химической обратной связи. Борат помогает стабилизировать рибозу, а рибоза помогает растворять борат. Эта связь, возможно, была важна в ранней среде Земли, где вода взаимодействовала с минералами, богатыми боратами. Вместо того, чтобы рассматривать рибозу как молекулу, которая просто прибывает и должна выжить сама по себе, результаты показывают, что ее присутствие могло также изменить химический состав окружающих минералов. Авторы говорят, что это дает представление о том, как пребиотические органические молекулы влияли на геологические системы до появления жизни.Эта идея особенно верна там, где боратные минералы имеют естественную концентрацию. Исследователи указывают на Пугу в индийских Гималаях как на современную среду, богатую бором, с боратной коркой, образующейся вокруг горячих источников. Такие среды изучаются как некие аналоги богатых минералами сред, которые могли существовать на ранней Земле.

Метеорит мог доставить некоторые ингредиенты

В исследовании не утверждается, что сама рибоза определенно попала на Землю из космоса. Скорее, это относится к более широкому кругу исследований, показывающих, что органические молекулы, имеющие отношение к жизни, могут существовать во внеземных материалах.В 2025 году анализ образцов, возвращенных с астероида Бенну, выявил несколько биоэссенциальных сахаров, включая рибозу и глюкозу. Исследователи объяснили, что их открытие завершает важную часть списка молекулярных компонентов, которые, как известно, связаны с жизнью.Таким образом, вся картина становится интереснее. Метеориты и астероиды, возможно, доставили на молодую Землю органические молекулы, а геологическая среда предоставила минералы и воду, с которыми эти молекулы могли вступить в реакцию. Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, также предполагает, что как только рибоза и борат вступают в контакт, взаимодействие может изменить доступность и стабильность обоих.Тем не менее, исследователи не представляют это как доказательство того, что жизнь пришла из космоса. Открытие касается одного из возможных этапов пребиотической химии: того, как органические молекулы и минералы взаимодействовали до того, как появились живые системы.

Рибоза могла влиять на минералы Земли до того, как появилась жизнь

Воздействие выходит за рамки выживания одной молекулы сахара. Если рибоза может изменить растворимость и осаждение боратных минералов, органические молекулы, возможно, влияли на геологические процессы еще до появления жизни.Исследователи описывают это как пребиотическую органическую кальцификацию — взаимодействие между органическими соединениями и минералами в окружающей среде, существовавшей до возникновения жизни. Такая химия могла повлиять на то, какие элементы остались растворенными в древних водах, а какие оказались в минералах.Рибоза, вероятно, не была распространена на ранней Земле, поэтому исследователи предостерегают от представления планеты, покрытой расплавленным сахаром. Другие органические молекулы, такие как этиленгликоль и глицерин, также могут связываться с боратом, и их влияние на природные рудные месторождения остается предметом дальнейшего изучения.Более широкая возможность заключается в том, что углеродсодержащие молекулы могли также взаимодействовать с обычными минералами, такими как кремнезем или кальций. Если это так, то химия пребиотиков могла повлиять на минеральную среду Земли, и этот эффект все еще исследуется.

Крошечные сахара намекают на более серьезные вопросы о происхождении жизни

Таким образом, важность этого нового открытия связана не с сахаром в привычном смысле этого слова, а с химией, а не биологией. Рибоза в конечном итоге стала фундаментальным строительным блоком РНК, но для ее перехода от простой молекулы к биологическому строительному блоку потребовалась среда, в которой она могла выжить и реагировать.Исследование Стеллара и др. добавляет возможную часть этой головоломки. Их эксперименты показывают, что рибоза может увеличивать растворимость боратных минералов и предотвращать удаление растворенного бората в результате осаждения, вызванного кальцием. В то же время боратно-рибозный комплекс защищает сахара от распада.Это не доказывает, как началась жизнь. Вместо этого это дает ученым более реалистичные химические взаимосвязи для проверки в будущих экспериментах по происхождению жизни, в которых органические молекулы и минералы рассматриваются как вещества, которые могут изменить поведение друг друга, а не как отдельные компоненты. Результаты показывают удивительную возможность того, что хрупкие сахара, которые, возможно, пришли из более широкого диапазона Солнечной системы, могли помочь изменить химический состав минералов, который позволил им выжить на молодой Земле.

Source link