Новости химической науки > C чего начиналась добиотическая фотохимия?

Исследователи из США заявляют, что активируемые светом реакции в мембранах из жирных кислот представляют собой весьма правдоподобное объяснение тому, как перенос и запасание энергии могли происходить в добиотических системах. Возможно, результаты их исследования смогут пролить свет на происхождение жизни.

В настоящее время неизвестно, как появились первые живые клетки. Одна из ряда гипотез предполагает, что первые клеткообразные структуры могли образоваться за счет самоорганизации жирных кислот, образующих везикулы – полые коллоидные системы с мембраной из жирных кислот, способные хранить или переносить вещества. Однако, такая гипотеза объясняет далеко не все, так – совершенно неясно, как эти везикулы получали химическую энергию – стадия накопления энергии очень важна для получения сложных химических систем.

Углеводороды, попадающие в жирные мембраны, могли улавливать энергию Солнца и запасать ее в первых клеткообразных структурах. (Рисунок из Chem. Sci., 2011, DOI: 10.1039/c0sc00575d)

В поисках ответа на вопрос Джеймс Бонселла (James Boncella) из Национальной Лаборатории Лос Аламос получили везикулы – продукты самоорганизации жирных кислот и использовали их для моделирования возможного механизма примитивного процесса трансдукции энергии (переноса энергии). Было обнаружено, что солнечная энергия может улавливаться и запасаться в ходе протекания фотокаталитических реакций (реакции, в которых катализатор активируется действием света) полициклических ароматических углеводородов [polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)], захваченных мембраной везикулы. Исследователи подчеркивают, что ими только доказан факт, что такое могло произойти в добиотической истории Земли, но они при этом не уверяют, что именно так и происходило.

Исследователи получили везикулы из гидрофобных жирных кислот и полициклических ароматических углеводородов, в полости этих везикул располагались комплексные анионы, содержащие металлы, способные к изменению степени окисления. В результате последовательности химических реакций электроны проходили сквозь мембрану и улавливались заряженными частицами в полости везикулы, при этом полициклические ароматические углеводороды выступали в роли фотокатализаторов восстановления металлсодержащих анионов. Фотокатализаторы регенерировались при участии молекул – источников электронов, которые находились вне везикулярной мембраны. По словам ученых, большинство наблюдавшихся процессов окисления-восстановления протекало с одновременным переносом двух электронов. Для получения везикул исследователи применили сложную смесь короткоцепочечных жирных кислот и полициклических ароматических углеводородов, подобранную на основании состава углеродистых метеоритов. Такой подход был предпринят для того, чтоб состав везикул максимально напоминал химический состав примордиальной Земли.

Шереф Мэнси (Sheref Mansy), эксперт по пребиотической Земле из Университета Тренто (Италия) соглашается с доводами химиков из Лос-Аламоса, заявляя, что получение модельных везикул на основании предполагаемого «молекулярного компота», характерного для еще безжизненной Земли, кажется вполне реалистичным. Он добавляет, что жизнь вполне могла возникнуть из смеси, которую мы можем считать очень сложной, а работа Бонселлы говорит о том, что при моделировании процессов появления жизни мы не только можем, но и должны переходить к более сложным системам, чтобы понять наконец, как образовалась жизнь.

Источник: Chem. Sci., 2011, DOI: 10.1039/c0sc00575d

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #химическая эволюция, #химия поверхности