Учёные продолжают искать ответ на вопрос о происхождении жизни и возможной уникальности человечества во Вселенной. Одним из ключевых направлений исследований остаётся понимание того, как из хаотичной химической среды ранней Земли сформировались первые биологические структуры. В журнале Trends in Chemistry опубликован обзор «Границы сворачиваемости: уроки упрощенных белков», в котором рассматривается роль так называемых упрощённых белков в этом процессе.
Современные белки состоят из комбинации двадцати аминокислот и отличаются высокой сложностью. Однако, как отмечают исследователи, на ранней Земле такой набор строительных блоков, вероятно, был недоступен. Предполагается, что первые пептиды были короткими, простыми и формировались из ограниченного числа аминокислот, возникавших естественным образом в окружающей среде или в рамках примитивного метаболизма ранних организмов. Точные доказательства этому отсутствуют, однако гипотеза считается обоснованной.
Для моделирования подобных условий учёные используют метод «сокращения алфавита» — создание белков на основе ограниченного набора из 7–14 аминокислот. Эксперименты показали, что даже при таком сокращённом составе белки способны формировать устойчивые трёхмерные структуры. При этом в процессе исключаются целые классы сложных аминокислот, включая ароматические соединения.
Подобные результаты подтверждают, что для формирования базовых белковых структур требуется значительно меньше информации, чем считалось ранее. Исследователи полагают, что «пребиотического» набора примерно из десяти аминокислот могло быть достаточно для запуска дальнейшей биологической эволюции.
Идея о происхождении белков из простых фрагментов была предложена ещё в 1966 году Ричардом Эком и Маргарет Дейхофф. Они предположили, что древние белки могли формироваться путём дублирования и объединения коротких пептидов. Современные исследования подтвердили этот механизм: наблюдается процесс «гомо-олигомеризации», при котором простые пептиды соединяются в симметричные функциональные белки.
Особую роль в этом процессе могла играть окружающая среда ранней Земли. Учёные отмечают, что гиперсолёные океаны способствовали стабилизации белков за счёт «экранирования заряда». Дополнительное влияние оказывали полиамины и дикатионы, включая магний, которые могли действовать как молекулярные связующие. Также важными считались коацерваты — плотные химические капли, внутри которых усиливались процессы сворачивания и объединения пептидов.
В последние годы в исследовании происхождения жизни активно применяется искусственный интеллект. Система AlphaFold используется для предсказания структуры белков и анализа их сворачивания. На основе подобных моделей учёные пытаются реконструировать процессы, которые могли происходить миллиарды лет назад на Земле, а также оценивать возможность их протекания на других небесных телах, включая Энцелад и Европу.
Исследователи подчёркивают, что переход от химической среды к живой биосфере происходил постепенно. Раннее сворачивание белков рассматривается как один из ключевых этапов этого процесса. Простые химические элементы, поддерживаемые условиями ранней Земли, могли стать основой для последующего усложнения жизни и её распространения во Вселенной.
