Генетические буквы могли прилететь на Землю с метеоритами
На метеоритах нашли все азотистые основания, которые входят в состав нуклеиновых кислот.
Биологические молекулы — очень сложные штуки, но при этом состоят они из более простых составляющих-«запчастей». Если взять нуклеиновые кислоты, то такими запчастями будут нуклеотиды, которые, в свою очередь, сами составлены из трёх ещё более простых молекул: какого-нибудь азотистого основания (аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), цитозина (Ц) или урацила (У) — они-то и служат генетическими буквами), углевода рибозы или дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Соединяясь вместе, нуклеотиды образуют цепочку ДНК или РНК.
В живой клетке весь синтез нуклеиновых кислот находится на попечении ферментов — специальных белков, ускоряющих ту или иную химическую реакцию. Но представим самое начало жизни на Земле — могли бы появиться ДНК и РНК сами? Нуклеиновые кислоты — это самокопирующаяся информация: так, некоторые молекулы РНК могут синтезировать на себе собственные копии, и никакие белки-ферменты им для этого не нужны. (Часто Землю на пороге жизни описывают как мир РНК, в котором обитали только разнообразные самокопирующиеся РНК, к которым позже присоединились ДНК и белки.) Но чтобы собрать РНК, нужны вышеупомянутые азотистые основания, углеводы и фосфорная кислота. Их всё равно нужно откуда-то взять, синтезировать из ещё более простого неорганического сырья.
Хотя те же азотистые основания выглядят весьма непростыми молекулами, их можно получить из сероводорода, цианистого водорода и воды — в 2016 году мы рассказывали про статью сотрудников Мюнхенского университета Людвига–Максимилиана, которые выяснили, как это можно сделать. Но всё могло происходить ещё проще. С 60-х годов прошлого века на метеоритах, прилетавших на Землю, находили разные органические соединения, и в том числе аденин, гуанин и урацил — три генетические буквы А, Г и У (напомним, что урацил (У) используется вместо тимина (Т) в РНК). В новой статье в Nature Communications исследователи из Университета Кюсю, Университета Хоккайдо и других научных центров Японии и США пишут, что им удалось обнаружить в метеоритах тимин (Т) и цитозин (Ц). Найти их удалось только сейчас потому, что молекулы этих азотистых оснований достаточно хрупкие, и прежние методы, которыми извлекали органику из метеоритов, просто разрушали их. Новые, более щадящие методы исследования помогли найти на метеоритах углевод рибозу, а впоследствии и все пять азотистых оснований (и ещё некоторые аминокислоты в придачу).
Правда, тут есть одно «но»: метеориты мы собираем с земли, и что, если найденные на них генетические буквы — это просто результат загрязнения? Что, если азотистые основания просто прилипли к упавшим метеоритам после того, как те упали в почву? Авторы работы проверили содержание азотистых оснований в земле вокруг тех метеоритов, с которых смывали органику, и оказалось, что аденина (А), гуанина (Г) и тимина (Т) на метеоритах больше, чем вокруг них, так что эти три буквы вполне могли прилетать на Землю из космоса. Что до цитозина (Ц) и урацила (У), то их на метеоритах было меньше, чем в почве рядом, и поэтому насчёт возможного внеземного происхождения Ц и У остаются вопросы. В то же время на метеоритах удалось найти такие изомеры (то есть, грубо говоря, химические варианты) азотистых оснований, которых в окружающей почве не было вообще — и почему бы тогда и обычным изомерам не быть космическими?
Более однозначные результаты появятся, если исследователи проанализируют на предмет азотистых оснований куски астероидов, собранные в космосе. Уж их-то, если что, никак нельзя будет заподозрить в земном загрязнении, и если на астероидах обнаружится нуклеиновая органика, то придётся признать, что «запчасти» для земных нуклеиновых кислот вполне могли прилететь с метеоритами, которых в своё время падало на землю огромное количество. Хотя это и не отменяет полностью земного синтеза всех необходимых молекул, о чём мы говорили в начале.
