Nowy zestaw reakcji chemicznych może pomóc w wyjaśnieniu odwiecznej tajemnicy dotyczącej pochodzenie życia na Ziemi.
Dokładnie to, jak nieożywione molekuły pojawiły się w życiu, jest jedną z najbardziej zagadkowych tajemnic nauki. Teraz naukowcy ze Scripps Research odkryli nowy zestaw reakcji chemicznych, które mogą wytworzyć elementy budulcowe życia z materiałów uważanych za powszechne w pierwotnej zupie wczesnej Ziemi. Uważa się, że pierwsze formy życia pojawiły się na Ziemi miliardy lat temu z mieszanki bogatej w składniki odżywcze, często nazywanej „pierwotną zupą”. Zasadniczo, zawarte w niej molekuły zaczęły ze sobą reagować dzięki pewnej dodanej energii, takiej jak uderzenia pioruna lub kominy hydrotermalne, aż utworzyły podstawowe związki organiczne, a następnie aminokwasy, które następnie mogą łączyć się w peptydy i białka, a ostatecznie w żywe komórki.
To oczywiście ogromne uproszczenie, a konkretne reakcje chemiczne, które miały miejsce podczas procesu, pozostają niejasne. Naukowcy prowadzili badania, przygotowując własne wersje pierwotnej zupy, w oparciu o to, co uważano za obfite w tamtych czasach, i wystawiając ją na różne warunki, aby zobaczyć, co się dzieje i jak łatwo mogą powstać prekursory życia.
W ramach nowych badań naukowcy Scripps majstrowali przy własnym pierwotnym przepisie na zupę i odkryli nowy zestaw reakcji chemicznych przy użyciu stosunkowo prostych składników, które prawdopodobnie były powszechne na Ziemi. Wystarczy cyjanek, amoniak, dwutlenek węgla i alfa-ketokwasy, a zespół zaczął widzieć zupę produkującą aminokwasy.
Każdy z czterech składników ma do odegrania swoją rolę. Alfa-ketokwasy są prekursorami, których żywe komórki używają dzisiaj do wytwarzania aminokwasów. Amoniak jest źródłem azotu, którego wymaga proces konwersji. Cyjanek przeprowadza konwersję, a dwutlenek węgla cały czas ją przyspiesza.
Spodziewaliśmy się, że trudno będzie to rozgryźć, a okazało się, że jest to jeszcze prostsze, niż sobie wyobrażaliśmy – powiedział Ramanarayanan Krishnamurthy, główny autor badania. Jeśli zmieszasz tylko ketokwas, cyjanek i amoniak, po prostu tam zostanie. Jak tylko dodasz dwutlenek węgla, nawet w śladowych ilościach, reakcja przyspiesza.
Zespół twierdzi, że proces ten polega zasadniczo na tym, jak aminokwasy powstają w żywych komórkach, z wyjątkiem tego, że cyjanek jest substytutem enzymów, które jeszcze nie istniały w pierwotnej zupie. Ta prostota i podobieństwo do obecnych procesów biologicznych sugeruje, że jest to bardziej prawdopodobne źródło wczesnego życia niż inne hipotezy, które wymagają radykalnie odmiennej chemii.
Analiza zupy chemicznej wykazała, że w procesie tym produktem ubocznym jest również orotan, który jest prekursorem nukleotydów, które tworzą DNA i RNA, co sugeruje, że w ten sposób można było wyprodukować cały szereg składników życia.
Chcemy kontynuować badanie, aby zobaczyć jaki rodzaj chemii może wyłonić się z tej mieszaniny – powiedział Krishnamurthy. Czy aminokwasy mogą zacząć tworzyć małe białka? Czy jedno z tych białek może wrócić i zacząć działać jako enzym, aby wytworzyć więcej tych aminokwasów?
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Chemistry.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Scripps Research Institute | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.