Jautājums par to, kā dzīvība pirmo reizi radās šeit uz Zemes, ir noslēpums, ko zinātnieki joprojām neizprot. Neskatoties uz visu, ko zinātnieki ir iemācījušies no fosilajiem ierakstiem un ģeoloģiskās vēstures, joprojām nav zināms, kā organiskā dzīvība radās no neorganiskiem elementiem (process, kas pazīstams kā abioģenēze) pirms miljardiem gadu.
Viens no biedējošākajiem noslēpuma aspektiem ir saistīts ar peptīdiem un enzīmiem, kas nonāk tādā situācijā kā “vista un ola”. Pievēršoties šim jautājumam, nesen Londonas Universitātes koledžas (UCL) pētnieku komanda veica pētījumu kas efektīvi pierādīja, ka peptīdi varēja veidoties apstākļos, kas ir analogi pirmatnējai Zemei.
Pētījums, kurā sīki izklāstīti viņu atklājumi, nesen tika publicēts zinātniskajā žurnālāDaba.Pētnieku grupu vadīja Dr. Metjū Pauners, organiskās ķīmijas lasītājs no UCL Ķīmijas katedras, un tajā bija Pjērs Kanavelli un Dr. Saiduls Islams — viņi abi ir pētnieki UCL Organiskās un bioloģiskās ķīmijas nodaļā.
Secība, kurā aminoskābes un peptīdi savienojas, veidojot organiskas šūnas. Kredīts: peptidesciences.com
Kā Powners paskaidroja sava pētījuma mērķi nesenā intervijā UCL News:
'Peptīdi, kas ir aminoskābju ķēdes, ir absolūti būtisks visas dzīvības elements uz Zemes. Tie veido proteīnu audumu, kas kalpo kā bioloģisko procesu katalizators, bet tiem pašiem ir nepieciešami fermenti, lai kontrolētu to veidošanos no aminoskābēm. Tātad mums ir bijusi klasiska vistas un olu problēma — kā tika izgatavoti pirmie fermenti?
Kā viņi norāda savā pētījumā, pagātnē ievērojams pētījums ir veltīts tam, lai noskaidrotu, kā peptīdi pirmo reizi veidojās un ļāva rašanos dzīvībai. Tomēr visi iepriekšējie pētījumi ir vērsti uz aminoskābēm, nevis uz to ķīmisko prekursoru (pazīstami kā aminonitrili) reaktivitāti.
Tā kā aminonitriliem ir nepieciešami skarbi apstākļi, lai veidotu aminoskābes (parasti stipri skābas vai sārmainas), aminoskābes ir jāuzlādē ar enerģiju, lai veidotos peptīdi. Tomēr pētnieki atrada veidu, kā apiet abas šīs darbības, parādot, ka peptīdus var iegūt tieši no ar enerģiju bagātiem aminonitriliem.
Viņu metode izmantoja aminonitrilu iebūvēto reaktivitāti ar citām molekulām, kas bija daļa no Zemes sākotnējās vides. Process sastāvēja no sērūdeņraža apvienošanas ar aminonitriliem un ķīmiskā substrāta fericianīdu ([Fe(CN))6]3?) ūdenī, kas radīja peptīdus.
Tas parādīja, ka aminonitrili spēj panākt peptīdu saišu veidošanos ūdenī paši un vieglāk nekā aminoskābes. Turklāt tas parādīja, ka tas varētu notikt apstākļos un ķīmiskās vielas, kas tiek izvadītas vulkānu izvirdumu laikā un kuras, iespējams, atradās uz Zemes pirms miljardiem gadu. Pjērs Kanavelli, pirmais pētījuma autors, sacīja:
'Kontrolēta sintēze, reaģējot uz vides vai iekšējiem stimuliem, ir būtisks vielmaiņas regulēšanas elements, tāpēc mēs domājam, ka peptīdu sintēze varēja būt daļa no dabiskā cikla, kas notika ļoti agrīnā dzīves evolūcijā.'
'Šī ir pirmā reize, kad ir pārliecinoši pierādīts, ka peptīdi veidojas, neizmantojot ūdenī esošās aminoskābes, izmantojot salīdzinoši maigus apstākļus, kas, iespējams, ir pieejami uz primitīvās Zemes,' piebilda līdzautors Dr. Saiduls Islams.
Šie atklājumi varētu būtiski ietekmēt abioģenēzes izpēti, kā arī dzīvības meklējumus uz ārpussolārām planētām. Tie var būt noderīgi arī sintētiskās ķīmijas jomā, jo amīda saišu veidošanās ir būtiska sintētisko, bioaktīvo materiālu ražošanā. Salīdzinot ar parastajiem ķīmiskajiem procesiem, ko izmanto komerciāli, šī jaunā metode ir efektīvāka un daudz izdevīgāka.
Mākslinieka iespaids par Arheāna laikmetu uz Zemes. Kredīts: Smithsonian/Peter Sawyer
Raugoties nākotnē, pētnieku grupa vēlas turpināt savus pētījumus, atrodot citus veidus, kā aminonitrili var izraisīt peptīdus. Viņi arī pašlaik pēta peptīdu funkcionālās īpašības, ko viņu eksperiments radīja, cerot labāk izprast, kā tie varēja palīdzēt izraisīt dzīvības veidošanos uz Zemes. pirms 4 miljardiem gadu.
Vai pēc daudzu paaudžu mēģinājumiem (un neveiksmēm) no jauna izveidot dzīvības pamatelementus, vai varētu būt, ka zinātnieki to ir darījuši atpakaļgaitā? Un vai tas nozīmē, ka organiskās tehnoloģijas varētu būt tepat aiz stūra? Tikai laiks rādīs…
