×
Французские ученые смоделировали на компьютере этап возникновения жизни на Земле

Вычислительные мощности современных компьютеров помогают пролить свет на тайну возникновения жизни на Земле. Французские ученые построили компьютерную модель химического процесса, который мог протекать на Земле 4 млрд лет тому назад. Выяснилось, что в результате действия молнии на простые вещества возможно образование простейшей аминокислоты — строительного блока протеина. Об эксперименте сообщил портал popsci.com.

 

На фото: первобытная Земля, горы омывают моря из «первичного бульона».  NASA/JPL-Caltech

 

Современная научная гипотеза возникновения жизни на Земле рассматривает три стадии: геофизическую, химическую и биологическую. Вторая стадия подразумевает образование сложных органических молекул из простых веществ. Впервые эту идею высказал советский биолог Александр Опарин. В 1924 году он предложил теорию возникновения жизни на Земле посредством постепенной химической эволюции молекул, которые содержали углерод в «первичном бульоне». Последний термин был предложен Опариным. Он означает смесь из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Опарин предположил, что подобные органические вещества возникли 4 млрд лет тому назад из простейших соединений — аммиака, метана, водорода и воды — под действием электрических разрядов. Однако теория нуждалась в доказательствах. И они последовали.

 

Один из самых известных экспериментов, который был поставлен для проверки теории Опарина, случился в 1953-м году. Аспирант Стенли Миллер и его руководитель профессор Гарольд Юрей смешали в колбе метан, аммиак и водород, а затем пропустили через смесь искровой разряд, имитируя молнию. Грозовые разряды на первобытной Земле были частым явлением.

 

В ходе опыта ученые обнаружили образование в колбе коричневой жидкости, в которой содержались аминокислоты — строительные блоки  протеина. Тот самый «первичный бульон», о котором писал Александр Опарин. Данный эксперимент стал первым научным доказательством того, что простейшие химические соединения могли привести к образованию сложных органических молекул и, возможно, через несколько этапов эволюции к жизни на Земле.

 

Однако до сих пор ученым было непонятно, что конкретно происходит в момент разряда? Какие именно реакции привели к образованию молекул — предшественников жизни на Земле? Чтобы выяснить это, двое ученых из Франции недавно осуществили компьютерное моделирование эксперимента Миллера-Юрей.

 

Для моделирования они взяли несколько десятков молекул простых веществ, которые могли в то время присутствовать на Земле, и подвергли их воздействию электрического разряда, увеличивая постепенно его мощность. В результате компьютерного эксперимента им удалось установить образование глицина, простейшей аминокислоты. Глицин — одна из 20 аминокислот, участвующих в биосинтезе белка. Кроме этого, компьютерный эксперимент выявил образование таких промежуточных продуктов, как муравьиная кислота и формамид (амид муравьиной кислоты).    

 

В середине прошлого века компьютерное моделирование химических процессов было невозможно, поскольку отсутствовали необходимые вычислительные мощности. Теперь ученые могут моделировать химические реакции с помощью компьютеров. Расчеты помогают сделать смелые предположения, которые задают направление для дальнейшего поиска.

 

Французские химики предложили астрономам присмотреться повнимательнее к химическому составу других планет и солнечных систем. Возможно, там присутствует муравьиная кислота и формамид, что будет сигналом протекающих реакций, которые когда-то привели к возникновению жизни на Земле. Результаты эксперимента французских ученых будут опубликованы в журнале «Труды Национальной академии наук США» (Proceedings of the National Academy of Sciences).

 

Автор: Геннадий Хворых