В метеоритах впервые обнаружили сахар для биомолекул

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.

Фото Yoshihiro Furukawa.

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.