Квантовая химия — это наука, описывающая химические реакции с помощью квантовой механики.
«Переход от мертвой химии в космосе к нашей собственной биохимии здесь сегодня был отмечен увеличением «мягкости» и, следовательно, повышением реакционной способности аминокислот», — говорит один из исследователей Бернд Мосманн из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце в Германии.
Однако почему эволюция решила, что нам нужно 20 аминокислот для обработки этого генетического кодирования. Никогда не было ясным, почему так произошло, ведь первых 13 аминокислот должно было быть достаточно для выполнения этой задачи.
Большая «мягкость» лишних семи аминокислот, идентифицированных исследователями, означает, что они более легко реагируют и более гибки с точки зрения химических изменений.
Если бы вы представляли аминокислоты в виде кругов, их можно было бы нарисовать как несколько концентрических кругов, представляющих различные энергетические уровни, а не один круг с той же химической твердостью и энергетическим уровнем — вроде как на фотографии ниже.
Определив гипотезу с помощью расчетов квантовой химии, ученые смогли подкрепить свои идеи серией биохимических экспериментов.
По пути команда определила, что дополнительные аминокислоты, особенно метионин, триптофан и селеноцистеин, вполне могли развиться в ответ на увеличение уровня кислорода в биосфере в первые годы существования планеты.
Смотреть слишком далеко в прошлое трудно, так как первые органические соединения не оставили окаменелостей для того, чтобы мы могли их анализировать. Однако нет сомнений, что жизнь развилась так, а не иначе, во многом благодаря этим аминокислотам.
Поскольку самые ранние живые клетки пытались справиться с дополнительным окислительным стрессом, это был случай выживания наиболее приспособленных. Клетки, научившиеся справляться с этим дополнительным кислородом — через защиту новыми аминокислотами — выжили и процветали.