Недостающее звено - это не еще не обнаруженная окаменелость, в конце концов. Это крошечная самовоспроизводящаяся глобула, называемая коацерватной каплей, разработанная двумя исследователями в Японии, чтобы представить эволюцию химии в биологию.
Они опубликовали свои результаты 24 сентября в Nature Communications.
«Химическая эволюция была впервые предложена в 1920-х годах как идея о том, что жизнь сначала возникла с образованием макромолекул из простых небольших молекул, и эти макромолекулы сформировали молекулярные сборки, которые могли размножаться», - сказал первый автор Мунэюки Мацуо, ассистент профессор химии Высшей школы комплексных наук о жизни Хиросимского университета.«С тех пор было проведено множество исследований для экспериментальной проверки гипотезы мира РНК, согласно которой до эволюции ДНК и белков существовал только самовоспроизводящийся генетический материал. загадкой около ста лет с момента появления сценария химической эволюции. Это недостающее звено между химией и биологией в происхождении жизни».
Мацуо сотрудничал с Кенсуке Курихара, исследователем корпорации KYOCERA, чтобы ответить на вековой вопрос: как химические вещества в свободной форме на ранней Земле стали жизнью? Как и многие исследователи, они изначально думали, что все дело в окружающей среде: ингредиенты формировались под высоким давлением и температурой, а затем охлаждались до более благоприятных для жизни условий. Проблема заключалась в распространении.
«Размножение требует спонтанного производства и самосборки полимера в тех же условиях», - сказал Мацуо.
Они разработали и синтезировали новый пребиотический мономер из производных аминокислот в качестве предшественника самосборки примитивных клеток. При добавлении к воде комнатной температуры при атмосферном давлении производные аминокислот конденсировались, образуя пептиды, которые затем спонтанно образовывали капли. Капли увеличивались в размере и в количестве, когда их кормили большим количеством аминокислот. Исследователи также обнаружили, что капли могут концентрировать нуклеиновые кислоты - генетический материал - и они с большей вероятностью выживают против внешних раздражителей, если проявляют эту функцию..
«Протоклетка на основе капель могла служить связующим звеном между «химией» и «биологией» во время зарождения жизни», - сказал Мацуо. «Это исследование может помочь объяснить появление первых живых организмов на изначальной Земле».
Исследователи планируют продолжить изучение процесса эволюции от производных аминокислот до примитивных живых клеток, а также усовершенствовать свою платформу для проверки и изучения происхождения жизни и продолжения эволюции.
«Сконструировав капли пептидов, которые размножаются при питании новыми производными аминокислот, мы экспериментально прояснили давнюю загадку того, как пребиотические предки могли размножаться и выживать, избирательно концентрируя пребиотические химические вещества», - сказал Мацуо. «Мы обнаружили, что «мир капель» может быть более точным описанием, чем мир РНК, поскольку наши результаты показывают, что капли стали эволюционирующими молекулярными агрегатами, один из которых стал нашим общим предком».