Новости химической науки > Катализ переходными металлами – ключ к возникновению жизни?

Исследователями, работавшими под руководством Гарольда Моровица (Harold Morowitz) предложена новая, проверяемая модель, в соответствии с которой молекулы, в состав которых входили переходные металлы (железо, медь, никель и т.д.) и лиганды могли катализировать взаимодействие мономерных строительных блоков биологически активных веществ, сыграв таким образом свою роль в появлении жизни.

Цитрат железа(III) вырабатывается многими цветковыми растениями, водорослями и бактериями. Моровиц предполагает, что соединения, подобные цитрату железа могли катализировать образование молекулярных строительных блоков, из которых в дальнейшем эволюционировала жизнь.

Одна из главных, до сих пор нерешенных проблем, связанных с возникновением жизни на земле может быть сведена к дилемме первичности курицы и яйца: как смогли основные биологически активные вещества, такие как аминокислоты и нуклеотиды могли образоваться до появления биологических катализаторов (белков или рибозимов), хранящих об особенностях строения этих биологички активных веществ.

Моровиц отмечает, что самая главная проблема в разработке гипотез о возникновении жизни заключается в том, что уже полвека известно, что для получения низкомолекулярных строительных блоков биологически значимых веществ нужны белковые или нуклеиновые катализаторы, однако эти соединения сами должны получаться из низкомолекулярных строительных блоков. Исследователь высказывает предположение о том, что взаимодействие аминокислотных мономеров и образование высокомолекулярных белковых катализаторов могло происходить в условиях катализа комплексами переходных металлов.

Моровиц предполагает, что простейшие комплексы переходных металлов, образующиеся в океанских гидротермальных источниках, могли содействовать образованию сложных органических молекул. Эти органические молекулы, в свою очередь, играли роль более сложных лигандов, и формировали новые комплексы переходных металлов, которые были способны к катализу образования более сложных органических молекул. Постепенно основные органические соединения, в настоящее время включенные в обмен веществ, накапливались и самоорганизовывались, создавая условия для появления жизни.

В настоящее время Моровиц с коллегами планирует поставить эксперименты по изучению каталитических свойств комплексов переходных металлов с различными типами лигандов. Лиганды, которые планируется проверить на каталитическую активность комплексов, образованных с их участием, в первую очередь – молекулы, образующиеся при восстановительном цикле лимонной кислоты, серии реакций, важных для жизнедеятельности многих микроорганизмов.

Моровиц отмечает, что в первую очередь в его группе планируется изучение цикла восстановления лимонной кислоты главным образом потому, что интермедиаты этого цикла образуются и вне биомассы – в гидротермальных источниках на дне океана. Исследователи планируют начать исследование с этими молекулами, исследовав возможность взаимодействия с ними различных металлов при различных температурах, а также реакции, которые будут промотироваться полученными комплексами.

Источник: Biol. Bull., 2010, 219: 1

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #органическая химия, #элементоорганическая химия