Иерусалим, 30 сентября 2025 года (TPS-IL) — Десятилетиями ученые задавались вопросом, почему жизнь остановилась на всего 20 аминокислотах, когда на ранней Земле было доступно множество других типов. Израильское исследование, опубликованное в понедельник, предполагает, что это было не случайно: стабильность молекулярных сборок, вероятно, дала «альфа-аминокислотам» эволюционное преимущество, предоставляя проверяемую причину давно стоящего вопроса в исследованиях происхождения жизни.

Исследование, проведенное доктором Моран Френкель-Пинтер из Иерусалимского университета, указывает на то, что ответ кроется не только в химии, но и в стабильности ранних молекулярных сборок, предлагая новое понимание того, как жизнь выбрала свои строительные блоки.

Френкель-Пинтер и ее команда, включая госпожу Сару Фишер и господина Иши Эзерзера, изучали депсипептиды — простые молекулы, похожие на пептиды, которые, как считается, образуются естественным образом на ранней Земле. В отличие от современных пептидов, депсипептиды содержат смесь эфирных и амидных связей, что делает их более легкими для образования в условиях пребиотики, но менее стабильными со временем. Исследователи хотели узнать, почему альфа-аминокислоты были предпочтительны перед другими обильно присутствующими пребиотическими вариантами, такими как бета или гамма аминокислоты.

Чтобы выяснить это, команда синтезировала депсипептиды, используя различные гидрокси и аминокислоты, и наблюдала, как они самоорганизуются. Результаты были поразительны. Депсипептиды, построенные из альфа-аминокислот, формировали подобие капельных сборок, которые оставались стабильными в течение недель, даже после многократного замораживания и размораживания. Сборки на основе бета, напротив, были намного менее стабильными и часто разделялись в растворе.

«Самоорганизация — одно из самых фундаментальных требований жизни,» — сказала доктор Френкель-Пинтер. «Наши результаты предполагают, что превосходная способность альфа-основанных прото-пептидов формировать стабильные отсеки могла дать им решающее эволюционное преимущество, заложив основу для белковых спинок, которые мы видим в биологии сегодня.»

Для студентов-исследователей это открытие является как научным, так и личным вехом. «Вопрос о том, почему эволюция выбрала определенный набор аминокислот, оставался загадкой очень долгое время,» — сказал магистрант, совместно руководящий проектом, Иши Эзерзер. «Сделать хотя бы один шаг к ответу на этот давний вопрос — это замечательно, и это привилегия внести свой вклад в это стремление.»

Сара Фишер подчеркнула более широкое значение результатов. «Мы демонстрируем здесь, впервые, способность депсипептидов к самоорганизации, аналогично современным пептидам. Хотя эти результаты являются прорывом в химической эволюции, они также могут информировать области, такие как фармацевтика, где создание стабильных структур пептидов является ключевым,» — сказала она.

Сравнивая прото-пептидные основы альфа и бета напрямую, исследование предлагает модель сборочного привода для происхождения жизни. Оно предполагает, что выбор альфа-аминокислот не был просто вопросом химической доступности, а функциональным преимуществом: молекулы, которые могли формировать долговечные, отсекоподобные структуры, были более вероятными к выживанию и эволюции.

Помимо вопроса происхождения жизни, понимание этих молекулярных принципов может направлять современную синтетическую биологию, разработку лекарств и нанотехнологии.

Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.