Жизнь на Земле могла зародиться из замерзшего яда

Токсичное вещество, возможно, сыграло неожиданную роль в зарождении жизни на Земле. Ученые пытаются выяснить, что за яд это мог быть.

Химическое вещество, смертельно опасное для человека, возможно, способствовало зарождению жизни на Земле. Цианистый водород может замерзать, образуя твердые кристаллы при низких температурах. Результаты компьютерного моделирования, опубликованные в журнале ACS Central Science, показывают, что некоторые поверхности кристаллов обладают высокой реакционной способностью, что позволяет протекать химическим реакциям, которые обычно не происходят в таких холодных условиях. Исследователи предполагают, что эти реакции могли запустить цепной процесс, в результате которого образовались некоторые из фундаментальных строительных блоков жизни.

«Возможно, мы никогда точно не узнаем, как зародилась жизнь, но понимание того, как формируются некоторые из ее составляющих, вполне достижимо. Цианистый водород, вероятно, является одним из источников этой химической сложности, и мы показываем, что он может реагировать удивительно быстро в холодных местах», — говорит Мартин Рам, ведущий автор исследования.

Цианистый водород широко распространен в средах за пределами Земли. Он был обнаружен на кометах и ​​в атмосферах планет и лун (например, на спутнике Сатурна Титане). При контакте с водой цианистый водород может образовывать полимеры, аминокислоты и нуклеооснования (компоненты белков и нитей ДНК). Чтобы лучше понять, как эта молекула ведет себя в условиях замерзания, Марко Капеллетти, Хильда Сандстрём и Мартин Рам использовали компьютерное моделирование для изучения твердого цианистого водорода.

В ходе этой работы команда смоделировала стабильный кристалл цианистого водорода длиной около 450 нанометров. Структура включала закругленное основание и вершину с множеством плоских граней, по внешнему виду напоминающую ограненный драгоценный камень. По словам исследователей, эта геометрия соответствует более ранним наблюдениям кристаллических образований, описываемых как «паутины», которые расходятся от центральной точки, где сходятся многогранные концы.

Расчеты показали, что эти замороженные кристаллы могут способствовать химическим реакциям, которые редко происходят в условиях экстремально низких температур. Анализируя химический состав поверхностей кристаллов, исследователи выявили два пути реакции, которые могут превратить цианистый водород в изоцианид водорода — более реакционноспособное соединение. В зависимости от температуры, эта трансформация может происходить в течение нескольких минут или нескольких дней. Присутствие изоцианида водорода на поверхности кристалла предполагает, что в этих областях могут образовываться еще более сложные пребиотические предшественники.

Ученые надеются, что их предсказания будут проверены в лабораторных экспериментах. Один из возможных подходов заключается в измельчении кристаллов цианистого водорода в присутствии таких веществ, как вода. Воздействие на свежие поверхности кристаллов может показать, действительно ли эти поверхности способствуют образованию сложных молекул при чрезвычайно низких температурах.

Поддержать работу блога донатом можно по ссылке.