Польские ученые с коллегами из США и Южной Кореи считают, что частично ответили на главный вопрос пребиотической химии – какие реакции привели к жизни.
Задача химии пребиотиков состоит в том, чтобы проследить генезис ключевых "кирпичиков" жизни из немногих первичных субстратов. Авторы разработали программу AllChemy, которая "скрещивает" заданные молекулы по законам химии (в их случае – те, которые точно были в древнем "супе" на Земле) и выдает список всех возможных продуктов.
После закладки в нее воды (H2О), азота (N2), сероводорода (H2S), метана (CH4), аммиака (NH3), цианида (HCN) и прописывания условий, царивших во время раннего этапа земной истории, уже на третьем этапе реакций были "синтезированы" сложные биомолекулы, включая аминокислоты.
Молекулы внутри такой сети синтеза могут действовать как катализаторы последующих типов реакций, формировать функциональные химсистемы, включая самовосстанавливающиеся циклы, а также производить поверхностно-активные вещества (относятся к примитивным формам биологической компартментализации). Сложность в том, что на каждом этапе реакций нужно учитывать все образованные все более сложные соединения. Для такого анализа требуется качественный алгоритм прямого синтеза и большие вычислительные мощности.
Светло-синее – абиотические молекулы, красное – биомолекулы, темно-синее – новые пути синтеза мочевой и лимонной кислот:
Во втором поколении синтеза появилось первое простейшее бихимическое соединение – аминокислота глицин, а к пятому этапу число разнообразных молекул исчислялось тысячами. Подавляющее большинство было абиотическими, но замечены и молекулы-пребиотики, которые были более гидрофильны, термодинамически стабильны и сбалансированы по донорным и акцепторным водородным связям.
Предсказанные компьютером пребиотические синтезы нескольких биомолекул были подтверждены экспериментально.