А без воды — и не туды, и не сюды? Нобелевский лауреат полагает иначе
Жизнь могла возникнуть не только в воде, рассказал нобелевский лауреат Томас Линдалл 12 октября на Фестивале науки NAUKA 0+ в Шуваловском корпусе МГУ имени М. В. Ломоносова, сообщает корреспондент ИА Красная Весна.
Линдалл начал с научно-популярного рассказа о том, как зарождалась и развивалась жизнь на нашей планете. Ученый, будучи специалистом по структурной химии дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), сконцентрировался на молекулярных аспектах эволюции живого. В продолжение темы он задался вопросом — что если бы биомолекулы эволюционировали не в воде, которой оказалось в достатке на нашей планете, а в иных жидких средах?
С опорой на собственные наработки, ученый рассказал, что многие биополимеры могут быть стабильны и в некоторых органических растворителях. В частности, в 2016 году Линдалл открыл, что двуцепочечные молекулы ДНК, выпадающие в осадок в большинстве таких растворителей, остаются двуцепочечными в среде 99,8%-го этиленгликоля (HO (CH2)2OH) при температурах меньше 30°C.
Структура биополимеров в столь нетипичных условиях может отличаться от классической. Так, при переходе от воды к этиленгликолю меняется геометрия двойной спирали. Линдалл предполагает, что такие молекулы ДНК более устойчивы к ионизирующей радиации и могли бы быть относительно стабильны даже в космическом пространстве.
По мнению Линдалла, не исключено, что микроорганизмы, если их растить в органических средах, способны синтезировать нетипичные формы нуклеиновых кислот. Ученый предлагает проводить такие эксперименты в присутствии гидроксимочевины, которая подавляет ферменты синтеза нормальной ДНК. По сути дела, ученый надеется воспроизвести в пробирке молекулярную эволюцию биополимеров в условиях, отличных от сложившихся в биосфере Земли.
В то же время Линдалл посетовал на то, что такие исследования с туманными перспективами и эфемерной практической значимостью едва ли будут поддержаны государственными и частными фондами. Впрочем, «ничто не мешает отдельным энтузиастам заниматься этим у себя в лабораториях» в свободное от работы время.
При этом лектор скептически отнесся к смежной популярной гипотезе — о существовании кремниевой жизни. Во всяком случае, при земных давлениях и температурах такая жизнь «не выдержала бы конкуренции с углеродной», считает ученый.
Отметим, шведско-британский ученый Томас Линдалл в 2015 году был удостоен Нобелевской премии по химии «за исследование механизмов восстановления (репарации) ДНК» вместе с американцами Полом Модричем и Азизом Санджаром. В числе прочего, он открыл новый класс ферментов — метилтрансферазы, которые, участвуя в переносе метильной группы, залечивают некоторые химические повреждения в ДНК.
Отметим также, Фестиваль науки NAUKA 0+ проходит в Москве с 11 по 13 октября. В программе мероприятия значатся лекции пяти Нобелевских лауреатов, телемосты с полярниками в Антарктиде, космонавтами на МКС, всевозможные интерактивы для людей всех возрастов, мастер-классы и многое другое.
Читайте также: Когда болит ДНК. Нобелевский лауреат поведал о генетической подоплеке рака
Структура биополимеров держится не столько на ковалентных связях между отдельными атомами, сколько на других, более тонких взаимодействиях — водородных, гидрофобных и электростатических. В случае ДНК геометрия водородных связей определяет ее двуцепочечную структуру. В зависимости от содержания солей, двойная спираль может существовать в A-, B-, C- и Z-формах.
Эти формы переходят одна в другую в зависимости от содержания солей в растворе. Похожие структурные перестройки возможны и при переходе к менее полярным растворителям. Главное, чтобы выбранный растворитель, подобно воде, мог формировать водородные связи с молекулами ДНК.
Таким образом, надежды Линдалла на безводную жизнь не лишены некоторых, пусть и крайне эфемерных оснований. Другое дело, что направленные изменения в структуре биомолекул под действием среды требуют времени, несопоставимого с историей всей человеческой цивилизации. Впрочем, биологи уже научились «ускорять» эволюцию некоторых природных соединений — в частности, антител и ферментов — в пробирке.
Читайте также: «Овладели силой эволюции»: названы лауреаты Нобелевской премии по химии
