В древней химии нашли объяснение, почему живые существа пользуются универсальной "батарейкой"
Во время клеточного дыхания энергия захватывается, когда фосфат добавляется к АДФ (аденозиндифосфату) для образования АТФ; расщепление этого фосфата высвобождает энергию для большинства клеточных функций. Однако создание сложной химической структуры АТФ с нуля требует больших затрат энергии и шести отдельных этапов. Хотя убедительные модели допускают возможность пребиотического формирования каркаса АТФ без энергии из уже сформированного АТФ, они также предполагают, что АТФ, вероятно, было очень мало, и что какое-то другое соединение могло играть центральную роль в преобразовании АДФ в АТФ на этом этапе эволюции.
Наиболее вероятным кандидатом, по мнению Лейна и его коллег, является двухуглеродное соединение ацетилфосфат (AcP). Было показано, что AcP фосфорилирует АДФ до АТФ в воде в присутствии ионов железа, но осталось множество вопросов, в том числе, могут ли другие малые молекулы работать так же хорошо, является ли AcP специфичным для АДФ или вместо этого может работать так же хорошо с другими молекулами, и является ли железо уникальным в своей способности катализировать фосфорилирование АДФ в воде.
В своем новом исследовании авторы изучили все эти вопросы. Опираясь на данные и гипотезы о химических условиях на Земле до возникновения жизни, они проверили способность других ионов и минералов катализировать образование АТФ в воде; ни один из них не оказался настолько эффективным, как железо. Затем они протестировали группу других малых органических молекул на способность фосфорилировать АДФ; ни одна из них не была так эффективна, как AcP, и только одна (карбамоилфосфат) вообще обладала значительной активностью. Наконец, они показали, что ни один из других нуклеозидных дифосфатов не принимает фосфат от AcP.
"Наши результаты свидетельствуют о том, что AcP является наиболее вероятным предшественником АТФ в качестве биологического фосфорилатора, - говорит Лейн, - и что появление АТФ в качестве универсальной энергетической валюты клетки не было результатом "застывшей случайности", а возникло в результате уникальных взаимодействий АДФ и AcP.".