Kako je prvi put nastao život na Zemlji, pitanje je koje si ljudi postavljaju od davnina. Iako su znanstvenici relativno sigurni u to kada se to dogodilo, još uvijek nema definitivnog odgovora zašto se to dogodilo. Kako su se aminokiseline, kemijski građevni blokovi života, spojili prije otprilike četiri milijarde godina kako bi stvorili prve molekule proteina?
Iako to pitanje još uvijek nije odgovoreno, znanstvenici čine nova otkrića koja bi mu mogla pomoći u smanjenju. Primjerice, tim istraživača iz Centra za kemijsku evoluciju Instituta Georgia (Technology Institute of Technology) nedavno je proveo istraživanje koje je pokazalo kako se neki od najranijih prethodnika proteinske molekule mogu spontano povezati u lanac.
Studija se nedavno pojavila u Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti, Studiju je vodio dr. Moran Frenkel-Pinter iz Georgia Tech-a i uključivao je više istraživača iz CCT-a - koji podržavaju NASA i Nacionalna zaklada za znanost (NSF) - uz pomoć dr. Luke Lemana i docenta kemije na Scripps Research, neprofitni institut za medicinska istraživanja.
Desetljećima su znanstvenici imali teorije o tome kako su se prve aminokiseline udružile u tvorbu molekula proteina. Nažalost, svi pokušaji provjere ovih teorija do sada su propali. Kao što je dr. Leman objasnio:
„Kako je kemija dovela do složenog života jedno je od najfascinantnijih pitanja koje je čovječanstvo postavilo. Postoji puno teorija o podrijetlu proteina, ali ne toliko eksperimentalna laboratorijska podrška tim idejama. "
Za svoju studiju, istraživački tim proveo je eksperiment u kojem je mali izbor aminokiselina (lizin, arginin i histidin) stavljen zajedno s tri nebiološke konkurentske aminokiseline. Kiseline su tada bile podvrgnute uvjetima sličnim onome za što se vjeruje da je postojao na Zemlji za vrijeme Hadean Eona (prije oko 4 milijarde godina).
To se sastojalo od stavljanja odabranih aminokiselina u vodu koja sadrži hidroksi kiseline, za koje se zna da olakšavaju reakcije aminokiselina i koje bi bile uobičajene na prebiotičkoj Zemlji. Smjesa je tada zagrijana na 85 ° C °C (185) °F), koji je ubrzao reakcijski postupak i uzrokovao da voda ispari. Nastale kemijske reakcije su zatim proučavane.
Na njihovo iznenađenje, biološke aminokiseline spontano su se formirale u uredne segmente koji su se povezali preko a-amino skupina. Te su skupine one koje su načinjene od dušika i vodika i prilično su reaktivne. Međutim, oni su također dio jezgre aminokiselina i drugi amini koji tvore bočne lance koje se protežu iz jezgre (koji su korišteni u ovom eksperimentu) često su više reaktivni. Frenkel-Pinter je rekla:
"Iznenadilo nas je što je ova kemija pogodovala vezivanju a-amina koja se nalazi u proteinima, iako su nas zbog kemijskih principa mogli vjerovati da će prednost biti ne-proteinska veza. Preferira veza s bjelančevinama u odnosu na ne-bjelančevine bila je oko sedam prema jedan. "
Drugo iznenađenje bilo je činjenica da su biološke aminokiseline po reaktivnosti premašile nebiološke. Potonje kiseline, koje se danas ne nalaze u proteinima, imale su potencijal kemijske reakcije jednako (ili bolje od) bioloških. Štoviše, tim je pretpostavio da će uključivanje ovih kiselina donijeti biološkim potencijalima novac za njihov novac i čak dovesti do
Međutim, reakcije su uglavnom rezultirale stvaranjem peptida (dva ili više građevinskih blokova aminokiselina povezanih) koji su bili bliži današnjim stvarnim proteinima. Naročito su istraživači smatrali da će nebiološke aminokiseline nadmašiti biološku aminokiselinu poznatu kao lizin i da lizin neće moći pouzdano formirati lance.
U oba su slučaja pogriješili i umjesto toga utvrdili su da lizin pretežno ide u lance na način koji je sličan onome što se događa s proteinima danas. Iz toga je tim pretpostavio da su montažni lanci aminokiselina koji su korisni u živim sustavima evoluirali prije nego što je život pronašao način za proizvodnju proteina.
Činjenica da je njihov eksperiment pokazao da su biološke aminokiseline preferirane u odnosu na nebiološke, također može pružiti novi uvid u to zašto je samo 20 aminokiselina krenulo u život. Znanstvenici smatraju da je na Zemlji tijekom Hadean Eona bilo prisutno preko 500 kiselina koje se javljaju u prirodi. Kako objašnjava Loren Williams, profesor biokemije na Georgia Techu
"Naša je ideja da je život započeo s mnogo građevnih blokova koji su bili tamo i odabrali ih podmnožak, ali ne znamo koliko je odabrano na temelju čiste kemije ili koliko je bioloških procesa selekcija. Gledajući ovu studiju, čini se da današnja biologija može odražavati ove rane prebiotske kemijske reakcije više nego što smo mislili. "
„Na prebiotičkoj Zemlji postojao bi mnogo veći skup aminokiselina. Postoji li nešto posebno u ovih 20 aminokiselina ili su se one evolucijom samo smrznule u trenutku? " Ukratko, eksperiment sugerira da se vrste aminokiselina koje se koriste u proteinima imaju veće vjerojatnosti povezivanja zajedno jer učinkovitije reagiraju i imaju malo neučinkovitih nuspojava.
Ukratko, eksperiment sugerira da se vrste aminokiselina koje se koriste u proteinima imaju veće vjerojatnosti povezivanja zajedno jer učinkovitije reagiraju i imaju malo neučinkovitih nuspojava. Također daje dodatnu vjerodostojnost teoriji da se većina bioloških polimera formira u mokrim i suhim ciklusima, što je nešto što istraživači CCT-a posjeduju
Ova teorija, koja kaže da su se prvi proteini dogodili na kišovitim staništima prljavštine ili na sunčanim stijenama, u suprotnosti je s konvencionalnijom pričom da se građevni blokovi života oslanjaju na rijetke i kataklizmičke događaje, kao i na više sastojaka u kako bi se pojavila. Pokazujući da je vjerojatno da će to biti mnogo izravniji proces, ovo istraživanje moglo bi nas donijeti korak bliže otključavanju ove vjekovne misterije.
To bi također moglo imati posljedice u potrazi za životom izvan Zemlje. Ako su građevni blokovi života prirodno reaktivni i privlače jedni druge, onda to vjerovatno povećava izglede da su se slične kemijske reakcije odvijale i drugdje u Svemiru!
