Аминокислота с метеоритов создаёт нанополости в глине, что может объяснить происхождение жизни

Доказательства физических изменений в регидратированном Ca-монтмориллоните после воздействия ГАМК. Автор: Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02417-8

Исследователи из Амстердамского и Утрехтского университетов обнаружили образование нанополостей в глинистом минерале монтмориллоните под воздействием гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) — молекулы, часто встречающейся на метеоритах. Это ранее неизвестное явление может быть связано с происхождением жизни на Земле, так как создаёт трёхмерные нанопространства в глине, которые могли способствовать первым химическим процессам жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Работа, проведённая в рамках программы Planetary and ExoPlanetary Science Program (PEPSci) Нидерландской организации научных исследований (NWO), добавляет новое измерение к концепции «тёплого маленького пруда» — гипотетической среды, где органические вещества и минералы взаимодействовали в мелководных условиях.

Каталитическое действие минералов могло привести к образованию первых молекул жизни из простых органических соединений. Много исследований посвящено взаимодействию глинистых минералов с органическими молекулами, особенно теми, что могли привести к формированию биополимеров, подобных белкам и РНК.

Однако пребиотический молекулярный состав, вероятно, был разнообразным и включал молекулы, попавшие на Землю с метеоритами. В новом исследовании кандидат наук Орр Роуз Безали и её научные руководители Хелен Кинг (Утрехтский университет) и Аннемике Петриньяни (Амстердамский университет) сосредоточились на роли ГАМК — небольшой молекулы, часто встречающейся на метеоритах. Она не участвует в синтезе белков и слабо взаимодействует с глинами.

По словам Петриньяни, ГАМК — довольно «неожиданный подозреваемый» в вопросе происхождения жизни.

«Но из-за её распространённости на метеоритах мы решили изучить её потенциальную роль. Результаты нас действительно удивили».

Частичное расслоение и образование нанополостей

В лабораторных экспериментах учёные подвергли обычную глину монтмориллонит воздействию различных концентраций ГАМК. Используя инфракрасную спектроскопию, рентгеновскую кристаллографию и просвечивающую электронную микроскопию, они обнаружили, что слабое взаимодействие ГАМК с глиной вызывает частичное расслоение — «отслаивание» глинистых слоёв. Этот процесс, начинающийся в средних слоях глины, также сопровождается образованием нанополостей между слоями.

Петриньяни поясняет, что расслоение активно изучается, особенно в материаловедении, но такой атипичный частичный процесс ранее не рассматривался и является новым для исследований происхождения жизни.

«Мы первые сообщаем об этом, и считаем, что это может быть очень важно. Наблюдаемые нанополости могут обеспечить компартментализацию — фундаментальное требование пребиотической системы».

Орр Роуз Безали объясняет, что такие нанокомпартменты могут создавать локальный дисбаланс в пребиотической среде, способствуя синтезу ключевых молекул.

«В пребиотическом контексте это особенно важно для химических процессов, требующих низкой водной активности, например, полимеризации. Это должно быть связано с компартментализацией — ещё одной критической функцией жизни».

Открытие указывает на перспективное направление исследований нанопроцессов, которые привели к возникновению жизни. Кроме того, описанный метод расслоения может быть использован для экологичной обработки глины и создания новых материалов.

Дополнительная информация: Orr Rose Bezaly et al, Meteorite-common amino acid induces clay exfoliation and abiotic compartment formation, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02417-8

Источник: University of Amsterdam