В поход за сахарами, породившими жизнь

Сахара давно вызывают огромный интерес в научном мире благодаря их важным и разнообразным функциям: сахара являются формой, в которой запасают энергию представители живой природы; сахара используются как топливо различными биологическими системами; сахара выступают на первых ролях во множестве внутриклеточных процессов; сахара — основа молекул ДНК и РНК. А недавно интерес к сахарам проявили и космохимики — в попытке отыскать то фундаментальное вещество в межзвёздном пространстве, которое заложило основы самой Жизни. 

Обнаружение такого вещества помогло бы лучше понять механизм происхождения жизни на Земле. Заметим, что простейшие сахара (но не простейшие молекулы), состоящие из двух–трёх атомов углерода, уже обнаруживались в межзвёздных молекулярных облаках и метеоритах. Однако до сих пор найти более сложные сахара в космическом пространстве не представлялось возможным из-за недостатка знаний об их точной структуре в газовой среде. Именно эту информацию и смогли получить учёные из Университета Страны Басков (Испания). 

Немало научных групп хотели бы оказаться первыми в гонке, посвящённой описанию структур сахаров в газовой фазе, используя самые передовые технологии высокого разрешения. Но проблемы тут не в оборудовании, а в самой природе сахаров. При попытке испарения сахара проявляют неожиданную термическую нестабильность, вызванную потерей воды. 

Так вот, испанским исследователям удалось одними из первых наблюдать сахар (рибозу) в газовой фазе. И не просто наблюдать, но и охарактеризовать образованные им структуры. Результаты работы опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition, который особо отметил это исследование (на сайте и журнальной обложке). 

Для обнаружения рибозы в газовой фазе использовались микроволновая спектроскопия в комбинации с техникой сверхбыстрого испарения образца УФ-лазером. Итог: сахар был изолирован и зарегистрирован в газовой фазе; обнаружены и описаны шесть различных структур, образованных рибозой. 

Сахара — чрезвычайно гибкие молекулы, способные образовывать множество конфигураций. Учёным удалось зарегистрировать шесть наиболее стабильных из них. 

Однако все шесть найденных структур рибозы в газовой фазе оказались пиранозными — как бета-, так и более высокоэнергетичная альфа-форма (в основе пиранозной конфигурации — шестичленное кольцо), и никаких свидетельств образования фуранозных структур (в основе — пятичленное кольцо) или линейных форм. По мнению учёных, вместе с термической нестабильностью это означает, что самые первые живые земные организмы не могли содержать рибозу в своём генетическом материале. В земных биологических системах рибоза присутствует только в бета-фуранозной конфигурации, в такой форме она и образует молекулы РНК. 

Что ж, теперь, видимо, очередь за дезоксирибозой и другими сложными сахарами... 

Подготовлено по материалам Университета Страны Басков.

Текст: Роман Иванов

Послушать эту новость