Новости химической науки > Пребиотическим интермедиатом мог быть формамид

Квантово-механическое моделирование известного эксперимента Юри-Миллера показали, что ключевую роль в процессах, протекавших в условиях этого эксперимента, мог играть формамид – интермедиат, об участии которого в процессах подобного рода ранее не предполагалось.

Эксперимент Юри-Миллера представляет собой классический эксперимент по возможности реализации биогенеза. В ходе эксперимента простые молекулы неорганических веществ подвергали воздействию электрических разрядов, в результате чего происходило образование аминокислот – такие процесс могли протекать в условиях примордиальной Земли, обеспечить образование биологически активных соединений и появление живых систем.

Марко Саитта (Marco Saitta) и Франц Сайджа (Franz Saija) предположили, что локализованные электрические поля на поверхности минералов примордиальной Земли могли сыграть большую роль в добиотических химических процессах, чем это предполагалось до настоящего времени.

Возможно, что формамид мог сыграть ключевую роль в появлении жизни. (Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, DOI: 10.1073/pnas.1402894111)

Саитта и Сайджа использовали новую модель квантово-механических вычислений, способную имитировать поведение атомов и электронов в сильном электрическом поле для того, чтобы «наблюдать» цепочку событий, которая могла реализовываться в процессе реакций. Как отмечает Саитта, моделирование интермедиатов было реализовано для пикосекундной временной шкалы – самых начальных моментов реакций, которые могли протекать в условиях эксперимента Миллера.

В результате моделирования было обнаружено, что первыми и короткоживущими интермедиатами реакции Миллера являются муравьиная кислота и формамид – такие результаты получены впервые. Исследователи предполагают, что механизм, в соответствии с которым на систему влияет электрическое поле, является «ориентированность» – атомы и частицы могут быть ориентированы электрическим полем. Это же поле оно же может направлять химические реакции в том направлении, которое отличается от маршрутов процессов, которые реализуются при активации другими типами энергетического воздействия, например, просто при нагревании.

Исследователи предполагают, что локализованные электрические поля на поверхности минералов могли играть важную роль в тех химических процессах, которые в конце концов привели к образованию «молекул жизни» Саитта подчеркивает, что по его мнению, роль электрических полей не сводится исключительно к энергетической подпитке.

Другие специалисты по пребиотическим химическим процессам не считают доводы Саитты и Сайджи в полной мере убедительными. Джеффри Бада (Jeffrey Bada), признанный специалист в этой области отмечает, что статья доводы Саитты и Сайджи является бесспорным шагом вперед в ab initio квантовомеханических расчетов молекулярной динамики в воде, но он не уверен в том, что она имеет большое значение для изучения химических процессов, протекавших на Земле до появления жизни – в лучшем случае она вносит незначительный вклад в понимание механизма формирования аминокислот.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, DOI: 10.1073/pnas.1402894111

метки статьи: #биохимия, #геохимия, #квантовая химия, #химическая эволюция