Суперкомпьютеры помогают раскрыть тайну происхождения жизни на Земле

Глубоководные гидротермальные системы, расположенные вблизи магматических очагов на дне океанов, часто рассматриваются в качестве той «кухни», где предположительно происходили первоначальный синтез и накопление больших органических молекул, обеспечивших потом важнейший переход от предбиологической химической эволюции к собственно эволюции биологической. Здесь мог осуществляться синтез первых цепочек РНК и ДНК. Одной из проблем такого сценария появления жизни в районах глубоководных гидротермальных источников всегда считалось то, что этим предбиологическим молекулам надо было еще как-то сохраниться в условиях высоких температур, которые там царят (до 400 С).

В новом исследовании, опубликованном 18 марта в «Журнале Американского химического общества» (dx.doi.org/10.1021/ja077679s), профессор Питер Ковени (Peter Coveney) и его коллеги из Центра вычислительных наук Лондонского университетского колледжа применили методы молекулярного моделирования с использованием вычислительных ресурсов крупнейшей сети суперкомпьютерных центров Великобритании и США (TeraGrid – www.grid-support.ac.uk) для того, чтобы оценить стабильность возможных структур первых ДНК в таких экстремальных условиях и потенциальную роль поверхностей минералов в процессах самосборки, сохранения и размножения первичных биомолекул.

Ранее уже было показано экспериментально, что самые обычные минералы – глины (слоистые силикаты), окислы и гидроокислы железа, алюминия, магния, титана – могут служить эффективными катализаторами и матрицами для первичной репликации (воспроизводства) молекул типа ДНК. Семейство подобных минералов, называемое слоистыми двойными гидроксидами (layered double hydroxides – LDHs), широко встречается в природе сейчас, как и 2,5 миллиарда лет назад. Замечательное свойство этих минералов, часто называемых еще «анионными глинами», – постоянный положительный электрический заряд минеральных слоев – идеально подходит для их использования в качестве «контейнеров» отрицательно заряженных ионов (анионов), каковыми могут быть даже такие большие молекулы, как цепочки ДНК.

В результате компьютерного моделирования методом молекулярной динамики огромной по современным меркам системы из более чем миллиона атомов (представляющих как минеральную матрицу, так и цепочку ДНК) ученым удалось показать, что структура ДНК действительно может сохранять свою стабильность в межслоевом пространстве подобных минералов даже в высокотемпературных гидротермальных условиях, избежав при этом каталитической и термической деградации под защитой минеральных слоев.

Важно отметить, что у биологов теперь есть самые серьезные основания считать, что появление РНК предшествовало появлению ДНК, в нынешней работе это, конечно, отмечается. Реально все эти расчеты к проблеме зарождения жизни имеют, скорее, косвенное отношение, однако еще на шаг приближают нас к решению одной из величайших научных загадок.

Cutting Edge Computing Helps Discover The Origin of Life National Grid Service Support Centre.

Максим Борисов
Андрей Калиничев

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , ,

 

Один комментарий

  • Эм:

    Армен Мулкиджанян с соавт. доказывает, если я правильно понял, что описанные процессы происходят вблизи поверхности при умеренных температурах.400 градусов — это в магматической камере, а первые клетки по его гипотезе образовались в парообразной зоне, см. рис.1.

    www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1117774109

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com