Глицин заполимеризовался при сдвиговой нагрузке
Американские физики смоделировали сдвиговую нагрузку двенадцати молекул глицина между виртуальными алмазными наковальнями — с помощью анализа химической связи они обнаружили много тяжелых молекул и неизвестную реакцию конденсации трех молекул глицина в димер и триол, которая протекает только при сдвиговой нагрузке. Статья, в которой моделировали пребиотический синтез молекул из глицина при ударе метеорита, опубликована в журнале Chemical Science.
Происхождение жизни на нашей планете (и потенциально на других планетах) до конца не изучено — на сегодняшний день есть много теорий, как появились первые биологические структуры в условиях древней Земли. Для образования сложных белковых структур в экстремальных условиях требовался строительный материал — аминокислоты. Самую простую аминокислоту — глицин — уже находили в метеоритах и на кометах. Многие авторы предлагали свои варианты образования белков из аминокислот: например, этому могли способствовать подводные гидротермальные источники, а также падение метеоритов.
Ученые уже проводили эксперименты и моделирования ударных сжатий аминокислот. Например, при давлении от 5 до 21 гигапаскаля и в температурном интервале 412-870 кельвин из глицина получаются димеры, а при 26 гигапаскалях и температуре в 77 кельвин глицин и аланин прореагировали с образованием тримеров. Но и при менее жестких условиях из сухого глицина при давлении в 5-100 мегапаскалей получаются олигомеры вплоть до десяти глициновых единиц, но на протекание такой реакции требуется месяц. При этом область воздействия сдвиговых нагрузок на пребиотический синтез все еще не затронута, хотя они локально могут понизить энергию активации и тем самым ускорить протекание реакций.
Брэд Стил (Brad A. Steele) с коллегами из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса применил метод виртуальной вращающейся алмазной наковальни с помощью моделирования молекулярной динамики. Этот подход симуляции более реалистичен, чем работы с аналогичной целью, но в которых сдвиговую нагрузку прикладывали виртуально к периодической моделируемой решетке.