Смертельная яд как источник жизни: ученые обнаружили замороженную молекулу, с которой все началось

Химическое соединение, известное своей чрезвычайной опасностью для человека, могло сыграть решающую роль на начальных этапах возникновения жизни на Земле. Речь идет о цианистом водороде — чрезвычайно токсичном веществе, которое при очень низких температурах способно замерзать и образовывать кристаллические структуры. Компьютерное моделирование, результаты которого опубликованы в журнале ACS Central Science, показало, что отдельные поверхности таких кристаллов обладают исключительно высокой химической активностью. Благодаря этому становятся возможными реакции, которые в обычных условиях не происходили бы в столь холодной среде.

Ученые предполагают, что именно эти процессы могли запустить цепь событий, которая в конечном итоге привела к формированию базовых молекулярных компонентов жизни. Ведущий автор исследования Мартин Рам отмечает: хотя человечество, вероятно, никогда не узнает точного сценария появления жизни, изучение механизмов образования его отдельных составляющих вполне доступно современной науке.

Цианистый водород является распространенным веществом во Вселенной – его обнаруживали на кометах, в атмосферах других планет и на Титане, спутнике Сатурна. При взаимодействии с водой это соединение может образовывать полимеры, аминокислоты и нуклеоосновы – ключевые элементы белков и цепей ДНК. Чтобы исследовать поведение этой молекулы в экстремальных условиях, ученые смоделировали стабильный кристалл цианистого водорода в форме извлеченного цилиндра длиной около 450 нанометров. Его многогранная структура полностью соответствовала кристаллическим образованиям, ранее наблюдавшимся в экспериментах.

Расчеты показали, что замерзшие кристаллы способствуют превращению цианистого водорода в изоцианида водорода — значительно более реакционно способное соединение. В зависимости от температуры этот процесс может длиться от нескольких минут до нескольких дней. Появление изоцианида на поверхности кристаллов существенно повышает вероятность формирования более сложных пребиотических молекул. Исследователи надеются, что полученные результаты станут толчком для проведения лабораторных экспериментов. Один из предложенных подходов подразумевает измельчение кристаллов цианистого водорода в присутствии воды для открытия новых активных реакционных поверхностей.