Гипотеза мира полиароматических углеводородов


Мир полиароматических углеводородов — гипотетический этап химической эволюции, когда полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые, возможно, были в изобилии в первичном бульоне ранней Земли, привели к синтезу молекул РНК, что создало предпосылки для мира РНК и возникновению жизни.

Основная идея ПАУ в объяснении как могли сами оказаться в цепочке рядом нуклеотиды на расстоянии 0,34 нм для образования первичной РНК, что случайным образом является весьма маловероятным событием. Гипотеза указывает, что плоские кольцевые молекулы полициклических ароматических углеводородоров обладают эффектом самопроизвольно собираться в «стопки» с шагом 0,34 нм и присоединять к себе сбоку нуклеотиды за их азотистое основание водородными связями. Затем за счет вращения колец «стопки» происходит зацепка нуклеотидов торцами с образованием уже ковалентных связей и так соединение в цепочку РНК с ее типовым шагом 0,34 нм. Гипотеза также объясняет и более высокую вероятность спонтанной сборки и самих нуклеотидов, так как сначала могут присоединятся их азотистые основания, а потом олигомерного остова[1]

Хотя гипотеза ПАУ объясняет более высокую вероятность сборки молекул подобных РНК, но не имеет экспериментальных доказательств такой сборки. Косвенные доказательства гипотезы состоят в шаге 0,34 нм для РНК, совпадающий с шагом «стопки». Также аргумент в пользу Мира ПАУ высокая распространённость во Вселенной ПАУ и возможность получения остальных компонентов для мира ПАУ из «первичного бульона».[1][2]

Эксперимент Миллера — Юри в 1952 году продемонстрировал синтез органических молекул, таких как аминокислоты, формальдегид и моносахариды, из исходных неорганических предшественников, которые, возможно, присутствовали в первичном бульоне.

Исследование свойств РНК показало, что молекулы РНК способны к хранению, передаче, и размножению генетической информации, а также способны катализировать реакции в качестве рибозимов. В результате, в 1968—1986 годах сформировалась гипотеза мира РНК, в которой молекулы РНК предшествовали современной ДНК-РНК-белковой жизни, обособленной мембраной от внешней среды.

Тем не менее, в этой картине химической эволюции есть несколько пропущенных этапов, например, непонятно, как возникли первые РНК-молекулы. Гипотеза мира ПАУ была высказана Саймоном Николасом Платтсом (Simon Nicholas Platts) в мае 2004 года в попытке заполнить пропущенный этап[3]. Более полно разработанная идея была опубликована в 2006 году группой учёных Ehrenfreund и др.[4]