Исследования под руководством Кухана Чандру и Джима Кливза из Института наук о жизни Земли при Токийском технологическом институте, Япония, показали, что реакции альфа-гидроксикислот, подобных альфа-аминокислотам, из которых состоят современные белки, легко образуют большие полимеры в условиях, которые предположительно преобладали на ранней Земле. Эти полимеры альфа-оксикислоты могли способствовать формированию живых систем на ранней Земле.
Существуют разные теории о том, как впервые зародилась жизнь на ранней Земле. Одна популярная версия предполагает, что жизнь могла возникнуть в специализированных средах, таких как приливные бассейны или мелководные горячие источники, где простые химические реакции помогли бы создать предшественников жизни. Вся жизнь состоит из полимеров, больших молекул, состоящих из последовательности молекул, называемых мономерами. Ключевой вопрос заключается в том, как биологические полимеры могли образоваться без ферментов на ранней Земле.
В то время как в окружающей среде ранней Земли могли быть мономеры, которые могли дать начало жизни, полимерам было бы трудно получить из них без помощи ферментов. В этом случае команда показала, что эти полимеры могли образоваться из альфа-гидроксикислот до появления ферментов на ранней Земле.
Эта многонациональная команда продемонстрировала, что оксикислоты полимеризуются легче, чем аминокислоты, и что они могли бы обеспечить необходимый набор инструментов для запуска формирования более сложных молекул для возникновения жизни на Земле.
Чтобы смоделировать различные примитивные среды, команда реагировала на альфа-оксикислоты при различных условиях pH и температуры, от комнатной до температуры кипения. Используя сложную масс-спектрометрию высокого разрешения и программное обеспечение для анализа данных, они показали, что эти полимеры могут образовываться в различных условиях.
Команда также показала, что, используя смесь различных типов альфа-гидроксикислот, они могут образовывать огромное количество типов полимеров, фактически создавая обширные «библиотеки» различных химических структур, которые могут оставаться стабильными в течение целый ряд условий окружающей среды. Кульминацией работы стало создание полиэфирной библиотеки, состоящей из пяти видов альфа-оксикислот. Они показали, что эта простая в создании библиотека может содержать сотни триллионов различных полимерных последовательностей.
Это исследование открывает новые области изучения химии, которые, возможно, привели к формированию жизни. Авторы стремятся расширить эту работу, исследуя типы функций, которые могут выполнять полимеры альфа-оксикислот, и другие типы простых химических веществ, которые могут взаимодействовать с ними, что может привести к самовоспроизводящимся химическим системам.