Войти
Гипотеза мира ПАУ - это спекулятивная гипотеза, предполагающая, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые, как известно, присутствуют в изобилии во Вселенной, в том числе в кометах, и которые, как предполагается, присутствуют в изобилии в первобытном бульоне ранней Земли, сыграли важную роль в развитии Земли. происхождение жизни, опосредуя синтез молекул РНК, ведущих в мир РНК. Однако пока эта гипотеза не проверена.
Сборка стека ПАУ 
Эксперимент Миллера-Юри показал, что органические соединения могут быть легко получены в соответствии с предполагаемыми условиями ранней Земли Миллер-Юри эксперимент в 1952 году, и другие, так как, показали, синтез органических соединений, такие как аминокислоты, формальдегид и сахара, из исходных неорганических предшественников исследователей предположительно присутствовали в первичном бульоне (но уже не рассматривается вероятный). Этот эксперимент вдохновил многих других. В 1961 году Джоан Оро обнаружили, что нуклеотидная основание аденин может быть изготовлен из цианида водорода (HCN) и аммиака в водном растворе. Проведенные позже эксперименты показали, что другие азотистые основания РНК и ДНК могут быть получены с помощью моделирования пребиотической химии в восстановительной атмосфере.
Гипотеза мира РНК показывает, как РНК может стать собственным катализатором ( рибозимом ). Между ними есть несколько недостающих шагов, например, как могут образоваться первые молекулы РНК. Гипотеза мира ПАУ была предложена Саймоном Николасом Платтсом в мае 2004 года, чтобы попытаться восполнить этот недостающий шаг. Более тщательно проработанная идея была опубликована Ehrenfreund et al.
Полициклические ароматические углеводороды являются наиболее распространенными и многочисленными из известных многоатомных молекул в видимой Вселенной и считаются вероятной составляющей первобытного моря. ПАУ, наряду с фуллеренами (или « бакиболами »), недавно были обнаружены в туманностях. В апреле 2019 года ученые, работающие с космическим телескопом Хаббл, сообщили о подтвержденном обнаружении больших и сложных ионизированных молекул бакминстерфуллерена (C 60) в межзвездных средах между звездами. ( Фуллерены также участвуют в происхождении жизни; по словам астронома Летиции Стангеллини: «Возможно, бакиболлы из космоса дали семена жизни на Земле».) В сентябре 2012 года ученые НАСА сообщили, что ПАУ, находящиеся в межзвездной среде (ISM)) условия трансформируются посредством гидрогенизации, оксигенации и гидроксилирования в более сложные органические соединения - «шаг на пути к аминокислотам и нуклеотидам, исходным материалам белков и ДНК, соответственно». Кроме того, в результате этих преобразований, ПАУ теряют свою спектроскопическую сигнатуру, что может быть одной из причин «отсутствия обнаружения ПАУ в зернах межзвездного льда, особенно во внешних областях холодных плотных облаков или в верхних молекулярных слоях протопланетных дисков ».
6 июня 2013 года, ученые в IAA-CSIC сообщили об обнаружении полициклических ароматических углеводородов в верхних слоях атмосферы из Титана, самой большой луны на планете Сатурн.
В октябре 2018 года исследователи сообщили о низкотемпературных химических путях от простых органических соединений до сложных ПАУ. Такие химические пути могут помочь объяснить наличие ПАУ в низкотемпературной атмосфере Сатурн «s луны Титана, и могут быть значительными путями, с точкой зрения ПАГА мировой гипотезы, в производстве прекурсоры к биохимическим, связанным с жизнью, как мы ее знаем.
Кроме того, ПАУ обычно не очень хорошо растворяются в морской воде, но под воздействием ионизирующего излучения, такого как солнечный УФ- свет, внешние атомы водорода могут быть удалены и заменены гидроксильной группой, что делает ПАУ гораздо более растворимыми в воде.
Эти модифицированные ПАУ являются амфифильными, что означает, что их части являются как гидрофильными, так и гидрофобными. Находясь в растворе, они собираются в дискотические мезогенные ( жидкие кристаллы ) стопки, которые, как и липиды, имеют тенденцию организовываться с защищенными гидрофобными частями.
21 февраля 2014 года НАСА объявило о значительно обновленной базе данных для отслеживания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во Вселенной. Более 20% из углерода во Вселенной может быть связана с ПАУ, возможными исходными материалами для формирования из жизни. Похоже, что ПАУ образовались уже через пару миллиардов лет после Большого взрыва, в изобилии присутствуют во Вселенной и связаны с новыми звездами и экзопланетами.
В самоупорядочивающейся стопке ПАУ расстояние между соседними кольцами составляет 0,34 нм. Это то же самое разделение найдено между соседними нуклеотидами в РНК и ДНК. Более мелкие молекулы естественным образом присоединяются к кольцам ПАУ. Однако кольца ПАУ, формируясь, имеют тенденцию поворачиваться друг относительно друга, что будет иметь тенденцию вытеснять присоединенные соединения, которые будут сталкиваться с теми, которые присоединены к тем, которые находятся выше и ниже. Следовательно, он способствует предпочтительному присоединению плоских молекул, таких как пиримидиновые и пуриновые нуклеиновые основания, ключевые составляющие (и носители информации) РНК и ДНК. Эти базы также являются амфифильными и поэтому также имеют тенденцию выстраиваться в одинаковые стопки.
Согласно гипотезе, как только азотистые основания присоединяются (через водородные связи ) к каркасу ПАУ, расстояние между основаниями будет отбираться для «линкерных» молекул определенного размера, таких как небольшие олигомеры формальдегида ( метаналя ), также взятые из пребиотический «суп», который будет связываться (через ковалентные связи ) как с азотистыми основаниями, так и друг с другом, создавая гибкую структурную основу.
Последующее кратковременное падение pH окружающей среды (повышение кислотности), например, в результате вулканического выброса кислых газов, таких как диоксид серы или диоксид углерода, позволило бы основаниям отделиться от их ПАУ-каркасов, образуя РНК-подобные молекулы (с формальдегидным скелетом вместо рибозо-фосфатного скелета, используемого «современной» РНК, но с тем же шагом 0,34 нм).
Гипотеза также предполагает, что после отделения длинных РНК-подобных одиночных цепей от стопок ПАУ и после того, как уровни pH окружающей среды станут менее кислыми, они будут иметь тенденцию сворачиваться назад, при этом комплементарные последовательности азотистых оснований предпочтительно ищут друг друга и образуют водород. связи, создавая стабильные, по крайней мере частично, двухцепочечные РНК-подобные структуры, подобные рибозимам. Формальдегидные олигомеры в конечном итоге будут заменены более стабильными молекулами рибозо-фосфата для материала основной цепи, что станет отправной точкой для гипотезы мира РНК, которая предполагает дальнейшее эволюционное развитие с этой точки.
