Циклофосфаты — возможные предшественники фосфорсодержащих молекул, которые участвовали в формировании первичной жизни на Земле, – впервые обнаружены в природе. Эти вещества могли образоваться в очагах геотермальной активности или во время метеоритных бомбардировок нашей планеты миллиарды лет назад.
Фосфор — один из важнейших химических элементов, из которых строятся живые организмы: он входит в состав РНК, ДНК и клеточных мембран. Именно поэтому для возникновения первичной жизни на ранних стадиях эволюции Земли были необходимы соединения фосфора, способные участвовать в химических процессах и растворяться в воде. Однако фосфор в природе встречается только в составе достаточно инертных минералов класса фосфатов, которые с небольшой долей вероятности могут служить источником фосфора для синтеза пребиотических молекул — предшественников первых живых организмов. Ученые до сих пор не знают, какие именно соединения фосфора способствовали появлению строительных блоков таких молекул, как РНК и ДНК.
Приоткрыть завесу этой тайны может открытие, сделанное специалистами Санкт-Петербургского государственного университета: они обнаружили в горных породах бассейна Мертвого моря циклофосфаты — химически активные фосфорсодержащие соединения. Циклофосфаты широко используются в промышленности, но никогда ранее не встречались в природе. При разрушении их химической структуры выделяется энергия, способная запустить синтез фосфорорганических соединений. Это делает циклофосфаты главными кандидатами на роль фосфорсодержащего агента для образования молекул, из которых миллиарды лет назад формировалась первичная жизнь.
По словам авторов исследования, циклофосфаты могли образоваться в результате высокотемпературного окисления фосфидов — соединений фосфора, не содержащих кислород и встречающихся в очагах геотермальной активности, в том числе в бассейне Мертвого моря. Также циклофосфаты могли образоваться при метеоритной бомбардировке ранней Земли: любое космическое тело при попадании в атмосферу подвергается высокотемпературному испарению и окислению вещества. Ученые считают, что фосфиды, присутствовавшие в метеорите и подвергшиеся этому процессу, могли полностью окислиться и стать источником циклофосфатов.
«Миллиарды лет назад геохимическая среда на Земле значительно отличалась от сегодняшней, но со временем атмосфера планеты все больше насыщалась кислородом, поэтому окисление в новой среде могло привести к образованию циклофосфатов», — комментирует Сергей Бритвин, доктор геолого-минералогических наук, профессор СПбГУ.Получается, что горные породы окрестностей Мертвого моря можно рассматривать как систему, воспроизводящую образование фосфорсодержащих веществ на ранних стадиях эволюции Земли. Обнаружение природных циклофосфатов приближает ученых к пониманию того, как синтезировались сложные молекулы, которые привели к возникновению жизни на нашей планете.
Фото: Britvin et al / Geology, 2020Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.