Введение

Гипотеза о происхождении жизни
Гипотеза о мире ПАУ – это спекулятивная гипотеза, предполагающая, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), известные своим широким распространением во Вселенной, включая кометы, и предположительно обильно присутствовавшие в первичном бульоне ранней Земли, сыграли ключевую роль в происхождении жизни, способствуя синтезу молекул РНК и приводя к эпохе РНК. Однако на данный момент эта гипотеза не подтверждена экспериментально. Последующие эксперименты показали, что другие нуклеотидные основания РНК и ДНК могут быть получены в ходе моделирования пребиотической химии в восстановительной атмосфере. Гипотеза мира РНК объясняет, как РНК может выступать в роли собственного катализатора (рибозима). Между этими этапами остаются неясными некоторые звенья, например, механизм формирования первых молекул РНК. Гипотеза о мире ПАУ была предложена Саймоном Николасом Платтсом в мае 2004 года в попытке заполнить этот пробел.

Полициклические ароматические углеводороды

Полициклические ароматические углеводороды являются наиболее распространенными и обильными из известных полиатомных молекул в видимой Вселенной и считаются вероятным компонентом первобытного океана. В апреле 2019 года ученые, работавшие с космическим телескопом Хаббл, сообщили о подтвержденном обнаружении крупных и сложных ионизированных молекул бакминстерфуллерена (C60) в межзвездном пространстве между звездами. (Фуллерены также вовлечены в происхождение жизни; по словам астронома Летиции Стангеллини, "возможно, что бакиболы из космоса предоставили зародыши для жизни на Земле".) В сентябре 2012 года ученые NASA сообщили, что ПАУ, подвергнутые условиям межзвездной среды (ISM), преобразуются посредством гидрогенизации, оксигенации и гидроксилирования в более сложные органические соединения — "шаг на пути к аминокислотам и нуклеотидам, исходным материалам белков и ДНК соответственно". Более того, в результате этих преобразований ПАУ теряют свою спектроскопическую сигнатуру, что может быть одной из причин "отсутствия обнаружения ПАУ в межзвездных ледяных зернах, особенно во внешних областях холодных, плотных облаков или верхних молекулярных слоях протопланетных дисков". В 2018 году исследователи сообщили о низкотемпературных химических путях от простых органических соединений к сложным ПАУ. Эти химические пути могут помочь объяснить присутствие ПАУ в низкотемпературной атмосфере спутника Сатурна Титана и могут быть значимыми путями, с точки зрения гипотезы мира ПАУ, в производстве прекурсоров биохимических веществ, связанных с жизнью, как мы ее знаем. ПАУ обычно не очень растворимы в морской воде, но при воздействии ионизирующего излучения, такого как солнечный ультрафиолетовый свет, внешние атомы водорода могут быть удалены и заменены гидроксильной группой, что делает ПАУ гораздо более растворимыми. Эти модифицированные ПАУ являются амфифильными, то есть они имеют части, которые являются как гидрофильными, так и гидрофобными. В растворе они собираются в дискотические мезогенные (жидкокристаллические) стопки, которые, как и липиды, склонны организовываться, защищая свои гидрофобные части. В 2014 году NASA объявило о создании базы данных для отслеживания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во Вселенной. Более 20% углерода во Вселенной может быть связано с ПАУ, потенциальными исходными материалами для образования жизни. ПАУ, по-видимому, образовались уже через пару миллиардов лет после Большого взрыва, они обильны во Вселенной.

Отрыв РНК-подобных нитей

Последующее кратковременное снижение окружающего pH (повышение кислотности), например, в результате вулканического выброса кислых газов, таких как диоксид серы или диоксид углерода, позволит основаниям отделиться от их полициклического ароматического углеводородного каркаса, формируя РНК-подобные молекулы (с формальдегидным остовом вместо рибозофосфатного остова, используемого в "современной" РНК, но с тем же шагом в 0,34 нм).