|
Метеориты как катализаторы при зарождении жизни
|
|
|
|
Исследователи из Страсбургского университета продемонстрировали, что газообразный водород и простые металлы или метеориты вызывают части обратного цикла Кребса без ферментов. Считается, что некоторая версия этого метаболического пути восходит к зарождению жизни. Результаты этого исследования подтверждают гипотезу о том, что встречающиеся в природе металлы действовали как катализаторы первых протометаболических реакций. Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition. Первые формы жизни, вероятно, возникли более 4 миллиардов лет назад, но точный механизм остается неясным. Работая в соответствии с гипотезой, известной как «прежде всего метаболизм», исследователи собирают экспериментальные доказательства того, что метаболические сети — взаимосвязанные последовательности химических реакций, которые создают и разрушают молекулы жизни и передают энергию — возникли спонтанно из геохимии.
|
|
|
|
В свою очередь, эти сети, субъединицы которых называются метаболическими путями, дали начало более сложным структурам, таким как генетические молекулы и ферменты. В биохимии, какой мы ее знаем сегодня, каждая метаболическая реакция катализируется очень сложным ферментом, и даже для одного пути требуется много ферментов. Это приводит к вопросу: что появилось раньше, ферменты или метаболизм? Чтобы решить эту загадку, металлы и минералы, доступные на ранней Земле, могли катализировать первые самоорганизующиеся реакционные сети — ферменты не требовались.
|
|
|
В этом контексте основное внимание в исследованиях уделяется древним метаболическим сетям, которые, вероятно, присутствовали на самых ранних этапах жизни, таким как обратный цикл Кребса. Этот путь или его части используются многими организмами для связывания CO2 с органическими молекулами. Это метаболический центр, поскольку пять из одиннадцати его химических промежуточных соединений разветвляются на другие метаболические пути для создания липидов, аминокислот, сахаров, нуклеотидов или кофакторов. Исследователи из Institut de Science et d'Ingenierie Supramoleculaires CNRS и Страсбургского университета показали, что простые металлы, такие как никель, родий или даже метеориты, переработанные в порошок, способны катализировать три последовательных этапа обратного процесса Кребса. цикл превращения оксалоацетата в сукцинат.
|
|
|
|
«Реакции вызываются газообразным водородом, который образуется в результате двух естественных процессов, известных как серпентинизация и радиолиз воды. Многие бактерии до сих пор используют водород для управления своим метаболизмом», — говорит София Раушер, первый автор, возглавивший исследование. Реакции протекают при давлении водорода 1-10 бар при нейтральном pH и температуре окружающей среды без ферментов. В рамках исследования в качестве катализаторов использовались железные метеориты. Метеориты столкнулись с Землей с момента ее образования и доставили внеземной материал, который местами так же стар, как и сама Солнечная система. Таким образом, они представляют собой редкие подлинные геологические образцы того времени, когда впервые зародилась жизнь и обмен веществ.
|
|
|
|
«Некоторые из этих метеоритов содержат до 30% никеля по массе. Они также богаты металлами платиновой группы, которые являются распространенными катализаторами в химической промышленности, такими как иридий, родий, платина и палладий», — говорит Джозеф Моран, профессор Страсбургского университета и старший автор, руководивший исследованием. Наблюдение, что метаболические реакции могут катализироваться метеоритным материалом в вероятных пребиотических условиях, подтверждает гипотезу о том, что металлические катализаторы могли инициировать первые самоорганизующиеся реакционные сети. Сначала сети, возможно, не были широко распространены на ранней Земле, но могли возникнуть в локализованных, возможно, микроскопических средах, где были обогащены необходимые металлы. В будущем исследователи надеются увидеть, могут ли метеориты или металлы способствовать возникновению более сложных сетей реакций.
|
|
|
|
Источник
|
