Переход от простой химии к сложной химии биологических молекул, породивших жизнь, это загадка, над которой ученые бьются уже много лет.

Новое исследование в опубликованное в журнале PNAS предполагает, что условия на Земле примерно 4,3 миллиарда лет назад были благоприятны для естественного образования РНК. В то далёкое время атмосферу планеты составляли в основном углекислый газ, азот, водяной пар и диоксид серы. Это создавало временные условия, благоприятствовавшие спонтанному синтезу РНК. Неожиданным открытием стала роль боратов. Предполагалось, что эти минералы должны мешать ключевым процессам, связывая важные компоненты и блокируя дальнейшие реакции. Но в экспериментах бораты оказали противоположный эффект, они способствовал протеканию химических реакций, устраняя побочные продукты и поддерживая уровень pH, необходимый для синтеза РНК. Одна из теорий, предполагает, что РНК появилась раньше ДНК и белков. Согласно ей, первые формы жизни основывались на способности РНК к самовоспроизведению. В новой работе исследователи изучили модель прерывистого синтеза, объясняющую, как РНК могла образоваться в реальных условиях ранней Земли или раннего Марса. Модель включает шесть взаимосвязанных этапов: от преобразования газов в атмосфере ранней Земли в пентозные сахара (например, рибозу) до соединения предшественников нуклеотидов РНК в цепочки через катализ на поверхности вулканического базальтового стекла. Предыдущие исследования подтвердили это в лабораторных условиях. Оставалось неясным, могут ли они протекать вместе в реальной природной среде. Имитируя условия ранней планеты экспериментаторы хотели проверить, совместимы ли все шесть этапов и могут ли они происходить в природной среде самостоятельно. В лаборатории воссоздали условия древней Земли, смоделировав подземные водные системы, окруженные настоящим вулканическим базальтом, которые периодически высыхали и затоплялись. Для проверки возможности непрерывного образования РНК все ингредиенты смешали в одном в одном контейнере. Эксперименты показали, что в условиях химического равновесия эти реакции превращают очень простые молекулы в цепи РНК длиной до 100–200 звеньев. Изначально исследователи опасались, что борат может подавлять реакции, но эксперименты выявили, что этот минерал, напротив, стимулирует их и удаляет ненужные побочные продукты. Эти открытия могут приблизить нас к разгадке тайны происхождения жизни.