Питање како се први пут створио живот на Земљи је питање које људи постављају од давнина. Иако су научници релативно сигурни у то када се то догодило, још нема дефинитивног одговора зашто се то догодило. Како су се аминокиселине, хемијски градивни елементи живота, спојили пре отприлике четири милијарде година да би створили прве молекуле протеина?
Иако то питање још увек није одговорено, научници чине нова открића која би му могла помоћи да га сузите. На пример, тим истраживача из Центра за хемијску еволуцију Института за Џорџију (Тецхнологи Институте оф Тецхнологи) недавно је спровео студију која је показала како се неки од најранијих претходника протеинских молекула могу спонтано повезати у формирање ланца.
Студија се недавно појавила у часопису Зборник радова Националне академије наука. Студију је водио др Моран Френкел-Пинтер из Георгиа Тецх и укључивао је више истраживача из ЦЦТ-а - које подржавају НАСА и Национална научна фондација (НСФ) - уз помоћ др Луке Лемана и доцента хемије на Сцриппс Ресеарцх, непрофитни медицински истраживачки институт.
Научници су деценијама имали теорије о томе како су се прве аминокиселине спојиле у формирање протеинских молекула. Нажалост, сви покушаји верификације ових теорија до сада су пропали. Као што је др Леман објаснио:
„Како је хемија довела до сложеног живота једно је од најфасцинантнијих питања о којем је човечанство поставило питање. Постоји пуно теорија о пореклу протеина, али не толико експериментална лабораторијска подршка тим идејама. "
За своју студију, истраживачки тим је спровео експеримент где је мали избор аминокиселина (лизин, аргинин и хистидин) стављен заједно са три небиолошке конкурентске аминокиселине. Киселине су тада биле подвргнуте условима сличним ономе за што се верује да је на Земљи постојао током Хадеан Еона (пре око 4 милијарде година).
Ово се састојало од стављања изабраних аминокиселина у воду која садржи хидрокси киселине, за које се зна да олакшавају реакције аминокиселина и које би биле уобичајене на пребиотичкој Земљи. Смеша је затим загревана до 85 ° Ц °Ц (185) °Ф) који су убрзали процес реакције и узроковали да вода испари. Настале хемијске реакције су затим проучаване.
На њихово изненађење, биолошке аминокиселине су се спонтано формирале у уредне сегменте који су се повезали преко а-амино група. Ове групе су оне које су направљене од азота и водоника и прилично су реактивне. Међутим, они су такође део језгре аминокиселина и други амини који формирају бочне ланце који се протежу из језгре (који су коришћени у овом експерименту) често су реактивнији. Френкел-Пинтер је рекла:
„Изненадило нас је што је ова хемија погодовала п -аминској вези која се налази у протеинима, иако су нас хемијски принципи могли навести да верујемо да ће предност бити не-протеинска веза. Преферира веза са протеинима попут не-протеина била је око седам према један. “
Друго изненађење је чињеница да су биолошке аминокиселине премашиле небиолошке у смислу реактивности. Последње киселине, које се данас не налазе у протеинима, имале су потенцијал да хемијски реагују једнако добро (или боље него на биолошке). Штавише, тим је претпоставио да ће укључивање ових киселина донијети биолошким зарадама за њихов новац и можда чак довести до
Међутим, реакције су углавном резултирале стварањем пептида (два или више грађевинских блокова аминокиселина повезаних) који су били ближи данашњим стварним протеинима. Нарочито су истраживачи сматрали да ће небиолошке аминокиселине надмашити биолошку аминокиселину познату као лизин и да лизин неће моћи поуздано да формира ланце.
У оба случаја нису били у праву и уместо тога су открили да лизин претежно иде у ланце на начин који је сличан ономе што се данас догађа са протеинима. Из овога је тим претпоставио да су монтажни ланци аминокиселина који су корисни у живим системима еволуирали пре него што је живот пронашао начин да се направи протеин.
Чињеница да је њихов експеримент показао да су биолошке аминокиселине предност у односу на небиолошке, такође може пружити нови увид у то зашто је само 20 аминокиселина прешло у животни живот. Научници верују да је током Хадеан Еона било на Земљи преко 500 киселина које се јављају у природи. Како објашњава Лорен Виллиамс, професор биохемије на Георгиа Тецх
„Наша идеја је да живот започне с много грађевинских блокова који су били тамо и одабрао је њихов подскуп, али не знамо колико је одабрано на основу чисте хемије или колико су биолошки процеси изабрани. Гледајући ову студију, чини се да данашња биологија можда одражава ове ране пребиотске хемијске реакције више него што смо мислили. "
„На пребиотичкој Земљи постојао би много већи скуп аминокиселина. Постоји ли нешто посебно у ових 20 аминокиселина или су се оне еволуцијом само смрзнуле у тренутку? " Укратко, експеримент сугерише да се вероватније повезује врста аминокиселина која се користи у протеинима јер ефикасније реагују заједно и имају мало неефикасних споредних реакција.
Укратко, експеримент сугерише да се вероватније повезује врста аминокиселина која се користи у протеинима јер ефикасније реагују заједно и имају мало неефикасних споредних реакција. Такође даје додатну веродостојност теорији да се већина биолошких полимера формира у влажним и сувим циклусима, што је нешто што истраживачи ЦЦТ-а имају
Ова теорија, која каже да су се први протеини појавили на кишовитим стаништима прекривеним кишом или на сунцем затрпаним језерским стијенама, у супротности је са конвенционалнијом причом да се грађевни блокови живота ослањају на ретке и катаклизмичне догађаје, као и на више састојака у како би се појавила. Показујући да је то вјероватно много једноставнији процес, ово истраживање могло би нас приближити кораку до откључавања ове вјековне мистерије.
То би такође могло имати импликације у потрази за животом изван Земље. Ако су грађевни блокови живота природно реактивни и привлаче једни друге, онда то вероватно повећава изгледе да су се сличне хемијске реакције десиле и другде у Универзуму!
