В эксперименте Миллера-Юри получены компоненты РНК

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №7)
pic_2017_07_14-2.jpg

Схема химических процессов, протекающих в эксперименте чешских ученых, которые воспроизвели опыт Миллера — Юри с учетом критики

«Святой Грааль» химиков и биологов — тайна появления жизни на Земле. По этому поводу существует много гипотез, но наиболее стройной все же считается гипотеза абиогенеза, согласно которой «вещества жизни» образовались в результате сложного каскада химических реакций относительно простых веществ в условиях молодой Земли. Весомым аргументом в ее пользу стал знаменитый эксперимент Миллера — Юри, в котором аминокислоты, входящие в состав белков, были получены из предполагаемых компонентов атмосферы добиотической Земли. Спустя 65 лет исследователи из Чехии показали, что в аналогичных условиях могли образоваться и азотистые основания РНК («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 2017, 114, 17, 4306—4311, doi: 10.1073/ pnas.1700010114).
В 1952 году химики Стенли Миллер и Гарольд Юри провели ставший классическим эксперимент — они смоделировали процессы, которые могли протекать в атмосфере древней Земли, чтобы проверить возможность абиогенеза. Нагретую газообразную смесь воды, метана, аммиака, монооксида углерода и водорода, изолированную в стеклянной колбе, подвергали воздействию электрических разрядов, время от времени подавая свежие порции паров воды. В таком режиме реакцию проводили около недели.
Анализируя получившийся раствор, Миллер и Юри однозначно идентифицировали в нем аминокислоты глицин, α-аланин и β-аланин, а также получили свидетельства образования других аминокислот, входящих в состав современных белков. Спустя десятилетия, когда в инструментарии аналитической химии появились более мощные приборы, в том самом растворе (к счастью, он все это время хранился в запаянной ампуле в столе Юри, а после его смерти — у его ученика) обнаружили 18 из 20 протеиногенных аминокислот. Оставшиеся две — цистеин и метионин — не смогли получиться просто из-за того, что в первичных экспериментах Миллера и Юри не было источника серы.
Хотя эти результаты всегда считались весомым аргументом в пользу концепции абиогенеза, были и критические замечания. Основные претензии критиков: моделируя атмосферу ранней Земли, исследователи взяли газовую смесь со слишком значительными восстановительными способностями, к тому же аминокислот для возникновения жизни
мало, нужны еще нуклеотиды.
С тех пор было проведено множество экспериментов, в которых удалось получить из сравнительно простых молекул и азотистые основания, и нуклеотиды (подробнее см. «Химию и жизнь, 2013, 3). Сотрудники Института физической химии Академии наук Республики Чехия, работавшие под руководством Святоплука Цивиша, решили воспроизвести старый добрый эксперимент, слегка поменяв его условия. Очень многое в новом варианте осталось прежним — восстанавливающая газовая смесь из NH3, CO и H2O, электрические импульсы. Однако исследователи добавили облучение системы мощным лазером — по их мнению, это должно было моделировать плазменные разряды в атмосфере Земли, которые возникали из-за ударных волн, вызванных регулярным падением на Землю крупных метеоритов. В итоге им удалось получить не только аминокислоты, но и все азотистые основания рибонуклеиновых кислот.
Протекающие в эксперименте реакции авторы описали следующим образом. При воздействии электри ческих разрядов и ультрафиолетового излучения на газообразную смесь аммиака, моноксида углерода и воды образуются формамид HC(O)NH2 и циановодород HCN, которые затем, взаимодействуя, дают азотистое основание гуанин. Другие канонические азотистые основания — урацил, цитозин и аденин — образовывались в количествах более скромных, чем гуанин, но их присутствие тоже было подтверждено. В продуктах реакции также содержались мочевина и аминокислоты.
Исследователи подчеркивают, что своим экспериментом они стремились не опровергнуть альтернативные гипотезы абиогенеза, а показать, что компоненты РНК могли образоваться различными способами.

123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>