Одним из них стала рибоза — сахар, на котором основана структура РНК, ключевой молекулы, участвующей в хранении и передаче генетической информации. Долгое время считалось, что рибоза могла возникнуть сама собой в результате формозной реакции. Однако новое исследование ставит эту гипотезу под сомнение.
Ученые института Скриппса и Технологического института Джорджии протестировали формозную реакцию в условиях, близких к тем, что могли существовать на древней Земле. Результаты, опубликованные в журнале Chem, показывают, что рибоза в ходе этой реакции практически не образуется. Вместо нее формируются в основном разветвленные сахара, которые не подходят для построения РНК и других жизненно важных молекул.
Реакция формозы была случайно открыта в 1861 году и с тех пор является ведущей гипотезой образования пребиотического сахара. Во время реакции молекулы формальдегида спонтанно и многократно реагируют друг с другом, создавая более крупные молекулы. Сначала два формальдегида реагируют, создавая двухуглеродную молекулу, которая затем реагирует с другим формальдегидом, создавая трехуглеродную молекулу, и так далее, и так далее, пока весь формальдегид не будет израсходован. Но на практике все оказывается иначе. Реакция быстро становится неконтролируемой. Смесь темнеет, как при карамелизации, процесс становится хаотичным, с образованием множества случайных соединений. Рибозы среди них — ничтожное количество, если она вообще появляется.
Ранее формозную реакцию изучали при высоких температурах и в агрессивной щелочной среде ((при pH 12). Новое исследование провели при комнатной температуре и уровне pH около 8 — более мягких условиях, приближенных к предполагаемым на ранней Земле. Используя ядерно-магнитный резонанс, ученые отслеживали, какие именно сахара образуются. Выяснилось, что даже в таких условиях реакция идет по тому же непредсказуемому сценарию, производя разветвленные, а не линейные сахара. А это проблема. Все сахара, необходимые для жизни, например, рибоза, имеют линейную структуру. Результаты исследования ставят под сомнение, что формозная реакция могла быть главным источником таких сахаров в условиях ранней Земли.
Исследователи не отрицают, что формозная реакция интересна сама по себе, например, для производства биотоплива. Разветвленные сахара могут оказаться полезными для создания экологичных топливных решений. Но как сценарий зарождения жизни формозная гипотеза нуждается в серьезной переоценке.
Ученые подчеркивают, что это не конец поисков, а повод задуматься. Важно не ограничиваться устоявшимися теориями, а быть открытыми к новым идеям. Как именно природа справилась с задачей создания первых молекул жизни — по-прежнему остается одной из главных научных загадок.
