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

avatar
1 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
1 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
Эм Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Эмиль
Эмиль

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.

http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1 117 774 109

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: