Одно простое вещество может объяснить, как на Земле появились основные составляющие жизни

Работу выполнила команда Калифорнийского технологического института под руководством Джихёна Янга, который ранее работал в Калтехе (Caltech), а сейчас представляет Чикагский университет. Исследование опубликовано в научном журнале Icarus.

Смотрите также: На Землю упал кусок мира, которого больше не существует: ученые потрясены находкой

Вопрос происхождения жизни на Земле остается одним из самых сложных в современной науке. Исследователи давно пытаются понять, как из простых химических веществ, присутствовавших на ранней Земле, образовались сложные молекулы, необходимые для появления живых организмов.

Особую роль в этой истории играют нуклеобазы. Именно они составляют основу ДНК и РНК — молекул, которые хранят и передают генетическую информацию всех известных живых существ.

К пяти каноническим нуклеобазам относятся:

• аденин,
• тимин,
• гуанин,
• цитозин,
• урацил.

"Но что это вообще такое?" — спросите вы. Подобно буквам, которые складываются в слова и предложения, эти молекулы образуют длинные цепи нуклеиновых кислот. Однако сами нуклеобазы имеют довольно сложную структуру, поэтому их происхождение давно вызывает вопросы.

Компьютерная модель привела к неожиданному кандидату

Чтобы разобраться в этом вопросе, команда Янга решила найти общие химические элементы, характерные для всех пяти нуклеобаз. Для этого учёные использовали компьютерное моделирование, учитывающее условия ранней Земли — температуру, давление и состав атмосферы.

Среди ожидаемых компонентов, таких как азот, метан и углекислый газ, исследователи обнаружили ещё одну важную молекулу — бензол.

На первый взгляд это выглядело странно. Бензол обычно ассоциируется с промышленной химией, а не с происхождением жизни. Однако его шестиугольная структура из атомов углерода и водорода оказалась удивительно похожей на некоторые элементы строения нуклеобаз.

Следующим шагом стало выяснение, мог ли бензол вообще существовать в атмосфере молодой Земли. Расчёты показали, что такая молекула оставалась стабильной в атмосфере, где преобладал азот или углекислый газ. Это важный результат, ведь современная атмосфера Земли также состоит преимущественно из азота.

Диаграмма ниже иллюстрирует процесс, с помощью которого бензол может реагировать с цианистым водородом, образуя предшественники нуклеотидных оснований — строительных блоков ДНК и РНК.

Диаграмма / Фото Юка Л. Юнг

Новый сценарий появления "кирпичиков" ДНК

Исследователи установили, что бензол может вступать в реакцию с цианистым водородом (HCN). В результате азот постепенно встраивается в кольцеобразную структуру бензола, формируя молекулы-предшественники нуклеобаз.

Именно этот момент стал главным открытием работы. Ранее ученые предлагали другие механизмы образования нуклеобаз из цианистого водорода, однако большинство из них требовало длинных цепочек маловероятных реакций. Новая модель предлагает гораздо более простой и эффективный путь.

Это возможный сценарий того, что могло происходить в атмосфере ранней Земли. Бензол мог вступить в реакцию с HCN и под воздействием фотохимической энергии ультрафиолетового излучения или молний запустить реакцию включения азота в углеродную структуру. Полученные соединения растворялись в воде и могли попадать в океан, где, как мы предполагаем, зародилась жизнь,
– пояснил Джихён Янг.

По мнению авторов, если бензол и цианистый водород постоянно присутствовали в среде ранней Земли, подобные реакции могли происходить многократно в течение длительного времени. Это обеспечивало бы непрерывное поступление молекул, необходимых для добиологической химии, пишет Phys.org.

Почему это открытие важно?

Исследование не даёт окончательного ответа на вопрос о происхождении жизни. Однако работа значительно сужает круг возможных сценариев и показывает, что сложные биологические компоненты могли возникать из гораздо более простых веществ, чем считалось ранее.

Ученые пока не знают, как часто должны были происходить такие реакции и сколько времени потребовалось для перехода от простых молекул к первым одноклеточным организмам.

Важно и то, что результаты могут касаться не только Земли. Если похожие химические условия существовали или существуют на других планетах и спутниках, аналогичные процессы потенциально могли запускать там формирование молекул, необходимых для жизни.

Следующим этапом станет лабораторная проверка новой теории. Команда планирует воспроизвести предложенные реакции в реальных условиях и выяснить, действительно ли они работают так же эффективно, как показывают компьютерные модели.

Важно! Эта статья стала одной из последних научных работ лаборатории Юка Л. Юнга — известного специалиста по планетарной химии и старшего научного сотрудника Лаборатории реактивного движения NASA, которой руководит Caltech. Учёный скончался в марте 2026 года. На протяжении своей карьеры он посвятил множество исследований химическим процессам, определяющим эволюцию планет и возможное происхождение жизни во Вселенной.