Нове дослідження показує, що коливання умов навколишнього середовища допомогло хімічним сумішам самоорганізуватися та структуровано еволюціонувати, що кидає виклик поняттю хаотичної ранньої хімічної еволюції. Нове дослідження вивчає, як розвиваються складні хімічні суміші в мінливих умовах навколишнього середовища, пропонуючи розуміння пребіотичних процесів, які могли призвести до життя. Дослідники піддавали органічні молекули повторюваним волого-сухим циклам і спостерігали безперервні перетворення, вибіркову організацію та синхронізовану динаміку популяції. Результати показують, що умови навколишнього середовища відіграли вирішальну роль у сприянні молекулярної складності, необхідної для появи життя. Змоделювавши ранні земні умови, команда виявила, що замість того, щоб реагувати випадково, молекули самоорганізовувалися, еволюціонували з часом і слідували передбачуваним моделям. Це ставить під сумнів уявлення про те, що рання хімічна еволюція була суто хаотичною. Натомість дослідження припускає, що природні коливання навколишнього середовища скеровували формування дедалі складніших молекул, що зрештою сприяло розвитку основних будівельних блоків життя. Новий експериментальний підхід до хімічної еволюції Нове дослідження під керівництвом доктора Моран Френкель-Пінтер з Інституту хімії Єврейського університету в Єрусалимі, а також професора Лорена Вільямса з Технологічного інституту Джорджії досліджує, як хімічні суміші розвиваються з часом, проливаючи світло на потенційні механізми, які сприяли виникненню життя на Землі. Дослідження, опубліковане в Nature Chemistry, вивчає, як хімічні системи можуть зазнавати безперервної трансформації, зберігаючи структуровану еволюцію, пропонуючи нове розуміння походження біологічної складності. Хімічна еволюція стосується поступової трансформації молекул у добіотичних умовах, що є ключовим процесом у розумінні того, як життя могло виникнути з неживої матерії. Хоча багато досліджень зосереджено на окремих хімічних реакціях, які можуть призвести до біологічних молекул, це дослідження встановлює експериментальну модель для вивчення того, як цілі хімічні системи розвиваються під впливом змін навколишнього середовища. Як молекули еволюціонують під час циклів вологості та сухості Дослідники використовували суміші, що містять органічні молекули з різними функціональними групами, включаючи карбонові кислоти, аміни, тіоли та гідроксили. Піддаючи ці суміші повторюваним волого-сухим циклам — умовам, які імітують коливання навколишнього середовища ранньої Землі — дослідження визначило три ключові висновки: Хімічні системи можуть безперервно розвиватися, не досягаючи рівноваги. Вибіркові хімічні шляхи запобігають неконтрольованій складності. Різні молекулярні види демонструють синхронізовану динаміку популяції. Ці спостереження свідчать про те, що пребіотичні середовища, можливо, зіграли активну роль у формуванні молекулярного різноманіття, яке зрештою призвело до життя. «Це дослідження пропонує новий погляд на те, як молекулярна еволюція могла розгортатися на ранній Землі», — сказав доктор Френкель-Пінтер. «Демонструючи, що хімічні системи можуть самоорганізовуватися та розвиватися структурованими способами, ми надаємо експериментальні докази, які можуть допомогти подолати розрив між пребіотичною хімією та появою біологічних молекул». Крім актуальності для дослідження походження життя, результати дослідження можуть мати ширше застосування в синтетичній біології та нанотехнологіях. Контрольована хімічна еволюція може бути використана для розробки нових молекулярних систем зі специфічними властивостями, що потенційно призведе до інновацій у матеріалознавстві, розробці ліків і біотехнології.