Исследование Токийского технологического университета
Токийский технологический университет (ТТУ) объявил 20 декабря о том, что был выявлен химический путь, указывающий на то, что "C6 альдонаты", стабильные углеводы с шестью атомами углерода, найденные в метеорите Мерчисон, могли функционировать как источник "пентоз" (пятиуглеродные сахара), являющихся базовыми компонентами молекул жизни, в условиях, соответствующих раннему состоянию Земли. Это исследование было проведено исследовательской группой Руйцин Йи из Института исследования Земли и жизни (ELSI) ТТУ. Подробности опубликованы в междисциплинарном открытом журнале по химии "JACS Au", издаваемом американским химическим обществом.
Современная биология и раннее состояние Земли
Современные организмы могут преобразовывать питательные вещества в различные типы соединений через сложные сети химических реакций, используя ферменты для катализа специальных преобразований и создания определенных молекул. Однако предполагается, что ферменты не существовали до возникновения жизни, и в те времена различные неферментативные химические сети реакций могли преобразовывать питательные вещества в окружающей среде в соединения, поддерживающие функции первобытных живых организмов.
Определение пентоза и его синтез
Одним из примеров является синтез пентоза, который является базовым компонентом RNA и других молекул. Однако этот молекул является нестабильным соединением, поэтому неизвестно, был ли он доступен на ранней Земле. До сих пор было проведено множество исследований возможности образования пентоза до возникновения жизни, и было предложено множество методов, но по текущей теории, если срок жизни пентоза очень короток, он не сможет накопить достаточное количество для участия в реакциях до возникновения жизни.
Исследование пентоза
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа начала исследование для поиска другого объяснения происхождения пентоза и его постоянного поставщика на ранней Земле. Сначала они исследовали неферментативную химическую сеть, которая преобразует "C6 альдонаты" в пентозы, после их накопления из различных пребиотических сахаров.
Научное открытие
Затем они преобразовали C6 альдонаты в "уронаты" путем неспецифического окисления, и провели эксперименты и теоретический анализ для выяснения деталей сети реакций. В результате они обнаружили, что уроновые соединения, полученные при окислении в любом месте, всегда могут подвергаться молекулярному преобразованию через "карбонильное перемещение" до образования "3-оксоуроната".
Общие выводы
Кроме того, подтвердилось, что неферментативный путь синтеза пентоза, продемонстрированный на этот раз, похож на первые шаги "пентозофосфатного пути" метаболизма. Эти результаты показывают, что синтез пребиотического сахара может перекрываться с существующими биохимическими путями, и если учесть, что сахара широко распространены в современном метаболизме, то предлагаемая химическая сеть реакций может быть важной для появления первых живых организмов.
В дальнейшем исследовательская группа планирует проводить исследования, сосредоточив внимание на том, могли ли C6 альдонаты накопить достаточное количество на ранней Земле для функционирования как "питательные вещества" в метаболизме первобытных живых организмов.