Происхождение жизни: ультрафиолетовый свет помог найти «недостающий» гуанин
logo

Пользовательского поиска

Friday 17th of August 2018

Происхождение жизни: ультрафиолетовый свет помог найти «недостающий» гуанин

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - К истокам живого
Автор: Administrator   
16.06.2010 11:29

 

Профессор Школы химии и биохимии Технологического  института Джорджии Николас Хад (Nicholas Hud) (справа) и аспирант  Рейган Бакли (Ragan Buckley) открыли  процесс, в результате которого на  пребиотической Земле могли образоваться строительные блоки РНК.

 

Профессор Школы химии и биохимии Технологического института Джорджии Николас Хад (Nicholas Hud) (справа) и аспирант Рейган Бакли (Ragan Buckley) открыли процесс, в результате которого на пребиотической Земле могли образоваться строительные блоки РНК. (Фото: Georgia Tech Photo: Gary Meek)

 

 

Понять, как возникли на Земле строительные блоки РНК и особенно гуанин (Г)– одна из четырех букв кода жизни – оказалось для ученых очень сложной задачей. В то время как три других основания РНК – аденин (А), цитозин (Ц) и урацил (У) – могут быть получены простым нагреванием соединений-предшественников в присутствии определенных естественных катализаторов, гуанин не является продуктом подобных реакций.


Проведя модельную пребиотическую реакцию в условиях ультрафиолетового облучения, исследователи из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) и Римского университета Ла Сапиенца (Universita degli studi di Roma La Sapienza) открыли процесс, в результате которого мог образоваться «недостающий» гуанин. Они также обнаружили, что основания РНК, вполне вероятно, образовывались гораздо легче, чем считалось ранее, из чего можно сделать вывод, что зарождение первых форм жизни на Земле могло быть не слишком сложным процессом.

Результаты исследования опубликованы в журнале ChemBioChem. Совместная работа ученых проводилась при поддержке Национального фонда науки (National Science Foundation), Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA) и Европейского космического агентства (European Space Agency).

Понять, как возникла жизнь на Земле – одна из самых больших научных задач. Существует немало доказательств того, что, прежде чем появились ДНК и белки, эволюция прошла через более раннюю стадию, в которой ведущую роль играла РНК.

Пытаясь разобраться в процессе пребиотического образования строительных блоков РНК, ученые сфокусировали свое внимание на формамиде (H2NCOH) как на возможном исходном материале для создания оснований РНК, так как в нем содержатся все четыре необходимых элемента (углерод, водород, кислород и азот), а по стабильности, реакционной способности и низкой летучести он сопоставим с водой. Более ранние эксперименты доказали, что компоненты нуклеиновых кислот – за исключением гуанина – могут быть синтезированы нагреванием формамида до 160 градусов Цельсия в присутствии неорганических катализаторов.

В своей статье в ChemBioChem ученые впервые показали, что гуанин может быть получен нагреванием раствора формамида при одновременном воздействии ультрафиолетовым облучением. Выход гуанина значительно возрастает, если минеральные катализаторы и фотоны присутствуют одновременно. Кроме того, в процессе нагревания при воздействии ультрафиолетовым светом возрастает и образование аденина (в 15 раз) и близкой к нему молекулы, называемой гипоксантином.

«Эти результаты потенциально снижают требования к условиям, необходимым для зарождения жизни, так как при нагревании на пребиотической Земле молекулам формамида не нужно было находиться в контакте с определенными типами пород, если они подвергались воздействию прямых солнечных лучей», - говорит Николас Хад (Nicholas Hud), профессор Школы химии и биохимии Технологического института Джорджии.

Исследование продемонстрировало, что, если в реакциях принимают участие фотоны, гуанин, аденин и гипоксантин могут образовываться при более низкой, чем сообщалось ранее, температуре и даже в отсутствии минералов.

 

3

(Рис. ChemBioChem)


«Чтобы смоделировать условия, которые могли сбыть на Земле, мы создали очень простую реакционную камеру с недорогим источником фотонов с длиной волны 254 нанометра», - объясняет Томас Орландо (Thomas Orlando), профессор Школы химии и биохимии Georgia Tech. «Нам не были нужны чрезвычайно сложные экспериментальные установки или дорогие лазеры; однако для анализа полученных в результате сложных смесей химических веществ мы использовали современные масс-спектрометры».

Лаборатории Хада и Орландо проводили эксперименты при нагревании формамида до 130 градусов по Цельсию – на 30 градусов ниже, чем в предыдущих экспериментах – и облучении его ультрафиолетовым светом.

«Наша работа позволила нам принять во внимание возможность существования другого типа «первичного бульона», отличного от того, который рассматривался в качестве возможных стартовых условий для возникновения жизни» - говорит Орландо. «Наша модельная пребиотическая реакция привлекательна потому, что большинство характерных для процесса условий, вполне вероятно, существовали на ранней Земле, и, кроме того, она позволяет сузить круг химических ограничений».

Авторы считают, что на ранней Земле могли существовать водоемы, содержащие небольшие количества формамида. Во время сухих и жарких периодов испарение воды могло привести к увеличению концентрации его растворов и образованию поверхностей минералов, покрытых этим веществом и подвергавшихся воздействию прямых солнечных лучей.

Проведя дополнительные эксперименты при 100 градусах Цельсия с растворами и водой, исследователи подтвердили, что такая модель «высыхающего водоема» предусматривает возникновение растворов формамида, способных образовывать химические соединения, найденные в предыдущих экспериментах.

«Хотя мы еще очень многого не понимаем в химии образования необходимых для жизни биологических молекул, эти реакции, проходящие благодаря синергии термических и фотохимических процессов, говорят нам о том, что для возникновения жизни требования к химии и условиям окружающей среды, вероятно, могут быть менее жесткими, чем мы думали», - добавляет Хад.

 

 

По материалам

Study: Adding UV light helps form “Missing G” of RNA building blocks

 

Оригинальная статья:

Nicholas V. Hud, Thomas M. Orlando et al. Guanine, Adenine, and Hypoxanthine Production in UV-Irradiated Formamide Solutions: Relaxation of the Requirements for Prebiotic Purine Nucleobase Formation

 

© «Происхождение жизни: ультрафиолетовый свет помог найти «недостающий» гуанин». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу К истокам живого. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday653
mod_vvisit_counterYesterday789
mod_vvisit_counterThis week4090
mod_vvisit_counterLast week5950
mod_vvisit_counterThis month13211
mod_vvisit_counterLast month29443
mod_vvisit_counterAll days4077100

We have: 69 guests, 1 bots online
Your IP: 54.161.49.216
 , 
Today: Авг 17, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.