В метеоритах впервые обнаружили сахар для биомолекул

Возможно, важнейшие биомолекулы были занесены на Землю метеоритами.

Возможно, важнейшие биомолекулы были занесены на Землю метеоритами.
Иллюстрация NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.

Модель молекулы рибозы рядом с метеоритом, в котором обнаружены биосахара.

Модель молекулы рибозы рядом с метеоритом, в котором обнаружены биосахара.
Фото Yoshihiro Furukawa.

Возможно, важнейшие биомолекулы были занесены на Землю метеоритами.
Модель молекулы рибозы рядом с метеоритом, в котором обнаружены биосахара.

Учёные впервые нашли в метеоритах рибозу – важнейший компонент биомолекул – и другие биологически важные сахара. Эксперты доказали, что обнаруженные вещества имеют внеземное происхождение. Возможно, такие "подарки небес" способствовали зарождению жизни на Земле.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS.

"Ранее в метеоритах были обнаружены другие важные строительные блоки жизни, включая аминокислоты (компоненты белков) и нуклеиновые основания (компоненты ДНК и РНК), но сахара были недостающим элементом среди основных строительных блоков жизни", – рассказывает первый автор исследования Ёсихиро Фурукава (Yoshihiro Furukawa) из Университета Тохоку.

Теперь исследователи нашли в двух метеоритах рибозу, арабинозу и ксилозу. Все эти сахара биологически важны, особенно рибоза – ключевой компонент РНК и АТФ.

Напомним, что РНК служит посредником, считывающим информацию с ДНК и использующим её как инструкцию для синтеза белка. Она может и самостоятельно хранить наследственную информацию, как это происходит в РНК-вирусах. РНК выполняет также множество других важных функций. Многие исследователи полагают, что первыми "живыми существами" на планете были самокопирующиеся молекулы РНК.

АТФ – это вещество, в котором клетки запасают энергию, получаемую из пищи, своеобразный "аккумулятор" для всего живого. Кроме того, путём небольшой химической модификации рибоза превращается в дезоксирибозу, ключевой компонент ДНК. Перечислять биологические функции этого сахара можно ещё долго.

Учёные провели самые тщательные проверки, чтобы убедиться, что обнаруженные в метеоритах сахара действительно образовались в космосе, а не попали в "небесные камни" уже на Земле. Ключевым доказательством стал изотопный состав углерода.

Известно, что земная жизнь предпочитает лёгкий углерод-12 более тяжёлому углероду-13. Поэтому в веществах, когда-либо входивших в состав живых организмов, соотношение концентраций этих изотопов иное, чем в неживой природе. К слову, этот факт используют для поиска древнейших на планете следов жизни. А в данном случае анализ показал, что сахара из метеоритов никогда не были частью живых клеток (во всяком случае, на Земле).

"Исследование даёт первые прямые доказательства наличия рибозы в космосе и доставки [этого] сахара на Землю. Внеземные сахара могли способствовать формированию РНК на пребиотической Земле, что, возможно, привело к возникновению жизни", – резюмирует Фурукава.

Модель молекулы рибозы рядом с метеоритом, в котором обнаружены биосахара.

Согласно модели, построенной авторами, биосахара появились в космосе в результате химических реакций, сходных с реакцией Бутлерова. Отметим, что этот процесс давно привлекает внимание учёных, занимающихся проблемой зарождения жизни.

При этом сахара образовывались в космическом веществе и до того, как оно стало частью родительского астероида этих метеоритов, и после этого. Такой вывод эксперты сделали, исходя из минерального состава образцов.

Отметим, что следов дезоксирибозы (компонента ДНК) в метеоритах не обнаружено. Как замечают исследователи, это косвенное свидетельство в пользу гипотезы, что РНК появилась раньше, чем ДНК.

Теперь команда планирует поискать сахара в других метеоритах. Также учёные собираются выяснить хиральность найденных молекул.

Напомним, что хиральность – это отсутствие симметрии между правым и левым. Она проявляется, например, в том, что молекула вращает плоскость поляризации света только в одном направлении.

В живых организмах присутствуют только левовращающие белки и правовращающие сахара. Этот факт называется хиральной чистотой. Аналоги биологических молекул, лишённые этого свойства, отличаются от своих биогенных "собратьев" тонкой структурой и не могут выполнять их функции в живых клетках.

В неживой же природе лево- и правовращающие молекулы обычно смешаны в равных пропорциях. Вопрос, как при зарождении жизни возникла хиральная чистота, остаётся открытым. С последними интригующими результатами в этой области (и в науке о зарождении жизни вообще) можно ознакомиться в научно-популярной книге Михаила Никитина "Происхождение жизни: от туманности до клетки".

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что на Землю могли быть занесены метеоритами все четыре азотистых основания РНК (поясним, что рибоза в состав оснований не входит), а также о других аргументах в пользу космического происхождения строительных блоков жизни. Кстати, сахара в космосе уже находили с помощью радиотелескопов.