Kysymys siitä, kuinka elämä syntyi ensimmäistä kertaa täällä maan päällä, on edelleen mysteeri
Yksi mysteerin pelottavimmista puolista liittyy peptideihin ja entsyymeihin, jotka joutuvat "kanan ja munan" tilanteeseen. Tämän ratkaisemiseksi tutkijaryhmä Lontoon University Collegestä (UCL) teki äskettäin tutkimuksen, joka osoitti tehokkaasti, että peptidit olisivat voineet muodostua olosuhteissa
Tutkimusta, joka selvittää heidän havaintonsa, julkaistiin äskettäin tieteellisessä lehdessä Nature. Tutkimusryhmää johti tohtori Matthew Powner, orgaanisen kemian lukija UCL: n kemian laitokselta. Tutkimukseen osallistui Pierre Canavelli ja tohtori Saidul Islam - molemmat ovat tutkijoita UCL: n orgaanisen ja biologisen kemian osastolla.
Kuten Powner selitti tutkimuksensa tarkoitusta äskettäisessä UCL News -haastattelussa:
”Peptidit, jotka ovat aminohappoketjuja, ovat ehdottoman välttämättömiä elementtejä koko maapallon elämässä. Ne muodostavat proteiinikankaan, joka toimii katalysaattoreina biologisissa prosesseissa, mutta he itse tarvitsevat entsyymejä hallitsemaan niiden muodostumista aminohapoista. Joten meillä on ollut klassinen kana- ja munaongelma - miten ensimmäiset entsyymit tehtiin? "
Kuten he osoittavat tutkimuksessaan, merkittävää tutkimusta on aiemmin omistettu selville, kuinka peptidit ensin muodostuivat ja mahdollistivat elämän syntymisen. Kaikissa aikaisemmissa tutkimuksissa on kuitenkin keskitytty aminohapoihin, eikä niiden kemiallisten edeltäjien (tunnetaan aminonitriileinä) reaktiivisuuteen.
Kun aminonitriilit vaativat ankaria olosuhteita aminohappojen (tyypillisesti voimakkaasti hapanten tai emäksisten) muodostamiseksi, aminohapot on ladattava energialla peptidien muodostamiseksi. Tutkijat kuitenkin löysivät tavan ohittaa molemmat vaiheet osoittamalla, että peptidit voitiin tehdä suoraan energiarikkaista aminonitriileistä.
Heidän menetelmänsä käytti hyväkseen aminonitriilien sisäänrakennettua reaktiivisuutta muiden molekyylien kanssa, jotka olivat osa maan alkuperäistä ympäristöä. Prosessi koostui rikkivedyn yhdistämisestä aminonitriilien ja kemiallisen substraatin ferrisyanidin ([Fe (CN)6]3?) vedessä, mikä tuotti peptidejä.
Mikä osoitti, että aminonitriilit kykenevät saavuttamaan peptidisidoksen muodostumisen vedessä yksinään ja helpommin kuin aminohapot. Lisäksi se osoitti, että tämä voi tapahtua olosuhteissa ja kemikaaleissa, joista kaasu poistuu tulivuorenpurkauksen aikana ja joita todennäköisesti oli maapallolla miljardeja vuosia sitten. Said Pierre Canavelli, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja:
"Hallittu synteesi, vastauksena ympäristön tai sisäisiin ärsykkeisiin, on oleellinen osa aineenvaihduntaa koskevaa säätelyä, joten uskomme, että peptidisynteesi olisi voinut olla osa luonnollista sykliä, joka tapahtui hyvin varhaisessa elämän kehitysvaiheessa."
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun peptidien on osoitettu muodostuvan vakuuttavasti käyttämättä aminohappoja vedessä, käyttämällä suhteellisen lempeitä olosuhteita, joita todennäköisesti on saatavissa primitiivisellä maapallolla", lisäsi avustaja tohtori Saidul Islam.
Näillä havainnoilla voi olla merkittäviä vaikutuksia abiogeneesin tutkimukseen sekä elämän etsimiseen ekstrasolaarisilla planeetoilla. Ne voivat olla hyödyllisiä myös synteettisen kemian alalla, koska amidisidosten muodostuminen on välttämätöntä bioaktiivisten synteettisten materiaalien valmistuksessa. Verrattuna tavanomaisiin kemiallisiin prosesseihin, joita käytetään kaupallisesti, tämä uusi menetelmä on tehokkaampi ja paljon kustannustehokkaampi.
Tulevaisuuteen tutkijaryhmä etsii edelleen tutkimuksiaan löytääkseen muita tapoja, joilla aminonitriilit voivat johtaa peptideihin. He tutkivat myös tällä hetkellä heidän kokeilunsa tuottamien peptidien toiminnallisia ominaisuuksia toivoen paremmin ymmärrettävää, kuinka ne olisivat voineet käynnistää elämän muodostumisen maapallolla noin. 4 miljardia vuotta sitten.
Sen jälkeen kun monet sukupolvet ovat yrittäneet (ja epäonnistuneet) luoda uudelleen elämän rakennuspalikoita, voisiko olla, että tutkijat ovat yksinkertaisesti käyneet sitä
