Александр Спирин
Кольцевидная молекула урацила (слева) и ниацина (В3, справа). Красные шарики – водород, синие – азот синий. Иллюстрация Physorg
Ученым свойственно после достижения профессиональных вершин пускаться «во все тяжкие». Хороший пример – Сванте Аррениус, создатель теории электролитической диссоциации, за которую он был в 1903 году удостоен Нобелевской премии. Швед прожил еще четверть века после своего нобелевского триумфа, отметившись как пропагандист теории панспермии, то есть заноса спор-«семян» жизни из космоса на Землю.
Ему после войны возразил другой нобелевский лауреат – американский физикохимик, открыватель дейтерия Гарольд Юри (он получил нобелевскую награду в 40 лет!). Юри был автором трудов по разделению изотопов, гео- и космохимии, а также астрофизике. Он показал образование необходимой для зарождения жизни органики при пропускании электрического разряда через запаянную колбу, в которой находился некий раствор с исходным набором неорганических молекул. В частности, серы, без которой невозможны две аминокислоты, входящие в состав протеинов.
Кстати, Юри дожил до первых упоминаний «каминных труб» (chimneys), которые были открыты при глубоководных исследованиях дна Атлантического океана. Их назвали черными курильщиками – за черный, как сажа, цвет углерода, отложения которого видны вокруг выходов источников, бьющих с океанического дна. Нечто подобное могло происходить и миллиарды лет назад, когда атмосфера была богата аммиаком. Азот, входящий в состав аммиака, после отрыва одного из атомов водорода дает аминогруппу – NH2. Отсюда и термин «аминокислоты». Источником энергии для первичного синтеза могли служить термические реакции, извержения вулканов или/и атмосферные грозы. Так что ничего загадочного и мистического, по мнению Гарольда Юри, в возникновении жизни на Земле нет.
В качестве противника американцев выступил другой лауреат Нобелевской премии Френсис Крик, соавтор открытия структуры молекулы ДНК, ее двойной спирали. Крик вновь вернулся к идее панспермии, обоснованно указав на единство кода для всей жизни на Земле. Идея панспермии нашла много сторонников. К тому же, как указано выше, химическая основа жизни была подготовлена естественным развитием органики на поверхности и в глубоководных толщах Земли. Оставалось найти сами «спермии» жизни в галактическом, а то и в межгалактических пространствах.
Астрономы считают остатком кометы один из астероидов, Рюгу. Его траектория движения пересекает орбиты Земли и Марса. Ученые изначально предполагали, что этот звездный скиталец богат углеродной органикой (carbonaceous). Японский космический зонд «Хайабуса-2» (Hayabusa) сумел взять образец породы этого астероида и доставить пробу на Землю в декабре 2020 года. По прошествии времени сотрудники Института передовых бионаук (Advanced BioSciences) в г. Ямагата и их коллеги из университета Хоккайдо в Саппоро представили данные исследований вещества, взятого с поверхности углеродного астероида Рюгу. К своему удивлению, авторы обнаружили полностью «готовый» кирпичик нуклеотида в виде урацила, отличающего РНК от ДНК лишь наличием у последней метильной группы – СН3.
Является ли обнаружение урацила на астероиде доказательством панспермии? Вопрос сложный, потому что кольцевидная структура молекулы урацила похожа на молекулу бензола. Последний «охотно» использует свои двойные связи, размыкание которых способствует присоединению других молекул. Так, присоединение к бензолу все той же аминогруппы – NH2 дает анилин, на базе которого синтезируются анилиновые красители.
Но помимо урацила «Хайабуса 2» захватил на Рюгу еще и аминокислоты, а также никотиновую кислоту (витамин В3) и его производные, среди которых идентифицирован имидазол. Последний входит в состав нуклеотидов аденин и гуанин, витамина В12. Достаточно сказать, что жизнь вообще невозможна без витаминов, названных в ее «честь» (амины жизни).
Японцы признают, что обнаружили разницу концентраций урацила в двух пробах, которая, возможно, отражает изменение структуры веществ под воздействие космического ультрафиолета и частиц космических излучений большей энергии. Это ни в коем случае не снижает интереса ученых к ранним пребиотическим стадиям развития космохимии, которой занимался еще Юри. Они не исключают также возможности «заноса» всего спектра органических соединений на прежде безжизненную Землю астероидами, сходными с Рюгу.
А далее на обводненной планете начался биогенез, приведший к рождению так называемого РНК-мира (RNA-world). Этот мир RNA, в свою очередь, сменился более устойчивым с точки зрения хранения и обработки генетической информации миром молекул ДНК. По всей видимости, это обеспечило развитие молекулярных систем прямого преобразования энергии фотонов в энергию электронов. А уже электроны обеспечили фотолиз (разложение) воды с высвобождением в атмосферу токсичного для органики диоксида кислорода, О2. Недаром химики называют горение органических веществ окислением за счет «отъема» их электронов кислородом.
