Пептиды могли образоваться в космосе

Исследователи из Германии показали, что конденсация атомов углерода в условиях, моделирующих космическое молекулярное облако, приводит к образованию молекул полиглицина длиной до 11 аминокислот. Это говорит о возможности образования пептидов во внеземных условиях.

Изображение

Доктор Серж Краснокутски изучает образование биомолекул в вакууме при низких температурах.

Credit:

Jens Meyer/University of Jena | Пресс-релиз

Происхождение жизни всегда было и остается одним из самых интригующих вопросов. Анализ метеоритного материала показал возможность внеземного происхождения аминокислот, сахаров и нуклеотидов, а также других сложных органических молекул. Однако ранее предполагалось, что пептиды образовались уже на Земле. Группа ученых из Германии продемонстрировала, что пептиды могут образовываться и во внеземных условиях.

«Вода играет важную роль в обычном способе образования пептидов», — говорит доктор Серж Краснокутски из Института астрономии Общества Макса Планка. «В этом процессе отдельные аминокислоты соединяются в цепочку. Чтобы это произошло, необходимо каждый раз удалять одну молекулу воды. Наши квантово-химические расчеты показали, что аминокислота глицин может быть образована путем соединения химического предшественника — аминокетена — с молекулой воды. Проще говоря, в этом случае для первого этапа реакции необходимо добавить воду, а для второго — убрать».

Принято считать, что пребиотический синтез пептидов происходит в два этапа. Первый этап — это образование аминокислот, а второй — их полимеризация. Процесс полимеризации требует конденсации аминокислот, сопровождающейся потерей воды. Следовательно, каждая из этих стадий имеет достаточно высокий уровень энергетического барьера. Вместо того, чтобы сначала синтезировать аминокислоты для последующего их обезвоживания в процессе полимеризации, ученые предложили гораздо более простой путь образования аминокетена (NH2CH=C=O) и его полимеризации с формированием пептидов в условиях, близких к космическим. Квантово-химические расчеты показывают возможность протекания реакции на поверхности космической пыли.

Авторы продемонстрировали реакцию, которая может происходить в космических условиях и не требует воды. В сверхвысоковакуумной камере смоделировали условия космического молекулярного облака: пылевые частицы в вакууме при температуре -263⁰C (10 K) и избытке углерода, аммиака и угарного газа. В этих условиях оказалось возможным образование пептида полиглицина; самые длинные цепочки достигали 11 аминокислот.

Авторы также обнаружили аминокетен в ходе реакции. «Тот факт, что реакция может происходить при таких низких температурах, объясняется тем, что молекулы аминокетена чрезвычайно реакционноспособны. Они соединяются друг с другом в эффективной полимеризации. Продуктом полимеризации является полиглицин». Тем не менее, исследователи были удивлены тем, насколько просто происходит полимеризация аминокетена, так как для этой реакции все же необходимо преодолеть энергетический барьер. Возможно, немаловажную роль играет квантово-механический туннельный эффект.

Теперь, когда стало ясно, что в космических условиях могут возникать не только аминокислоты, но и пептидные цепи, при исследовании путей происхождения жизни нужно обращать внимание не только на Землю, но и на космос.

Источники

Krasnokutski S.A., et al. A pathway to peptides in space through the condensation of atomic carbon// Nature Astronomy, 10-Feb-2022, DOI: 10.1038/s41550-021-01577-9

Цитаты по пресс-релизу.

Добавить в избранное

Вам будет интересно