В эксперименте Миллера—Юри получены компоненты РНК

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.