Pytanie, w jaki sposób życie pojawiło się tutaj na Ziemi, pozostaje tajemnicą
Jeden z bardziej zniechęcających aspektów tej tajemnicy dotyczy peptydów i enzymów, które popadają w coś w rodzaju „kurczaka i jajka”. Aby temu zaradzić, zespół naukowców z University College London (UCL) niedawno przeprowadził badanie, które skutecznie wykazało, że peptydy mogły powstać w warunkach
Badanie, które szczegółowo opisuje ich odkrycia, zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie naukowym Natura. Zespołem badawczym kierował dr Matthew Powner, czytelnik chemii organicznej z Departamentu Chemii UCL, w skład którego wchodzili Pierre Canavelli i dr Saidul Islam - obaj są badaczami z Sekcji Chemii Organicznej i Biologicznej UCL.
Jak Powner wyjaśnił cel swoich badań w niedawnym wywiadzie dla UCL News:
„Peptydy, które są łańcuchami aminokwasów, są absolutnie niezbędnym elementem wszelkiego życia na Ziemi. Tworzą tkaninę białek, które służą jako katalizatory procesów biologicznych, ale same wymagają enzymów do kontrolowania ich powstawania z aminokwasów. Mieliśmy więc klasyczny problem z kurczakiem i jajkami - jak powstały pierwsze enzymy? ”
Jak wskazują w swoich badaniach, w przeszłości poświęcono wiele badań, aby dowiedzieć się, w jaki sposób peptydy powstały i pozwoliły na pojawienie się życia. Jednak wszystkie poprzednie badania koncentrowały się na aminokwasach, a nie na reaktywności ich chemicznych prekursorów (znanych jako aminonitryle).
Podczas gdy aminonitryle wymagają trudnych warunków do tworzenia aminokwasów (zazwyczaj silnie kwasowych lub zasadowych), aminokwasy muszą być doładowywane energią do tworzenia peptydów. Jednak naukowcy znaleźli sposób na ominięcie obu tych etapów, wykazując, że peptydy można wytwarzać bezpośrednio z bogatych w energię aminonitryli.
Ich metoda wykorzystała wbudowaną reaktywność aminonitryli z innymi cząsteczkami, które były częścią pierwotnego środowiska Ziemi. Proces polegał na połączeniu siarkowodoru z aminonitrylami i chemicznym substratem żelazicyjankiem ([Fe (CN)6]3?) w wodzie, która dała peptydy.
Wykazało to, że aminonitryle są w stanie samodzielnie tworzyć wiązania peptydowe w wodzie i łatwiej niż aminokwasy. Ponadto wykazało, że może to mieć miejsce w warunkach i chemikaliach odgazowanych podczas erupcji wulkanicznych i które prawdopodobnie były obecne na Ziemi miliardy lat temu. Powiedział Pierre Canavelli, pierwszy autor badania:
„Kontrolowana synteza, w odpowiedzi na bodźce środowiskowe lub wewnętrzne, jest niezbędnym elementem regulacji metabolicznej, dlatego uważamy, że synteza peptydów mogła być częścią naturalnego cyklu, który miał miejsce w bardzo wczesnej ewolucji życia”.
„Po raz pierwszy wykazano, że peptydy tworzą się w przekonujący sposób bez użycia aminokwasów w wodzie, w stosunkowo łagodnych warunkach, które prawdopodobnie będą dostępne na pierwotnej Ziemi”, dodał współautor dr Saidul Islam.
Odkrycia te mogą mieć znaczące implikacje dla badań nad abiogenezą, a także dla poszukiwania życia na planetach pozasłonecznych. Mogą być również przydatne w dziedzinie chemii syntetycznej, ponieważ tworzenie wiązania amidowego jest niezbędne do wytwarzania materiałów syntetycznych, bioaktywnych. W porównaniu z konwencjonalnymi procesami chemicznymi stosowanymi w handlu, ta nowa metoda jest bardziej wydajna i znacznie bardziej opłacalna.
Patrząc w przyszłość, zespół badawczy zamierza kontynuować badania, znajdując inne sposoby, w jakie aminonitryle mogą prowadzić do peptydów. Obecnie badają również funkcjonalne właściwości peptydów, które wytworzyli w ramach eksperymentu, mając nadzieję na lepsze zrozumienie, w jaki sposób mogliby pomóc w uruchomieniu życia na Ziemi około. 4 miliardy lat temu.
Czy po wielu pokoleniach prób (i nieudanych) odtworzenia elementów życia, naukowcy po prostu się tym zajmują
