Немецкие химики показали, что в
гидротермальных источниках при температуре свыше 80 градусов может
происходить абиогенный синтез органических веществ, в частности
аминокислот, из угарного газа, цианистого водорода и других
неорганических соединений. Это открытие — важный аргумент в пользу
гипотезы, согласно которой жизнь на Земле зародилась в горячих
вулканических источниках.
Химики из Мюнхенского технического университета (Department of Organic Chemistry and Biochemistry,
Technische Universität München) показали, что в горячих вулканических
источниках могут происходить химические реакции, в результате которых
из неорганических соединений, таких как угарный газ (CO) и цианистый
водород (HCN), образуются разнообразные органические молекулы, в том
числе аминокислоты и простейшие липиды. Катализатором этих реакций
служат присутствующие в гидротермальных водах твердые частицы,
содержащие железо и никель. Реакции особенно хорошо идут при
температуре 80–120 градусов. Условия, в которых проводились
эксперименты, были максимально приближены к реальности. По мнению
исследователей, такие условия (включая все компоненты реакционной
смеси) вполне могли существовать в гидротермальных источниках на ранних
этапах развития Земли.
Основным продуктом реакций были альфа-гидрокси- и альфа-аминокислоты
с общей формулой R–CHA–COOH, где А соответствует гидроксильной группе
–OH (гидроксикислоты) или –NH2 (аминокислоты), а R — это один из радикалов H, CH3, CH3–CH2, или HO–CH2.
Основные химические реакции, ведущие к абиогенной фиксации углерода и синтезу органики, можно представить следующими формулами:
(1) CO + H2O → CO2 + 2H+ + 2e–,
(2) 2CN– + 2e– + 3H+ + 3H2O → HO–CH2–COO– + 2NH3,
(3) 3CO + 6e– + 5H+ + NH3 → CH3–CHNH2–COO– + H2O.
Можно заметить, что эти три реакции взаимосвязаны: в первой из них
образуются свободные протоны и электроны, необходимые для двух других,
а во второй реакции (синтез гидроксикислот) образуется аммиак,
необходимый для третьей реакции (синтез аминокислот). С повышением
температуры растет общий выход конечных продуктов, а также доля
аминокислот по отношению к гидроксикислотам.
В небольших количествах были получены и другие органические
вещества, в том числе альфа-гидрокси-n-валериановая кислота и
этиленгликоль. Присутствие среди продуктов реакций подобных молекул
говорит о том, что абиогенный синтез липидов и сахаров в условиях
гидротермальных источников, по-видимому, столь же реален, как и синтез
аминокислот.
В отличие от других известных опытов по абиогенному синтезу
органики, где не было железо-никелевых катализаторов и применялись
«ударные» воздействия вроде электрических разрядов, в искусственно
воссозданных условиях гидротермальных источников реакции протекали
очень избирательно, упорядоченно, с выходом вполне определенных
конечных продуктов и без образования «отходов» — инертных
углеводородных смесей вроде дегтя или смол.
Открытие немецких химиков является весомым аргументом в пользу
гипотезы, согласно которой жизнь на Земле могла зародиться
в гидротермальных источниках.