Kluczowy składnik powstania życia na Ziemi został zsyntetyzowany w laboratorium

Pochodzenie życia na Ziemi jest wciąż jedną z kluczowych zagadek nauki i wygląda na to, że naukowcy zbliżyli się do jej rozwiązania. Zespół badaczy z University College London (UCL) z powodzeniem zsyntetyzował w laboratorium związek chemiczny, który mógł istnieć na naszej planecie we wczesnych stadiach jej rozwoju. Wskazuje to na potencjalny udział tego związku w powstaniu życia.

Według publikacji SciTechDaily, jest to połączenie panteiny - aktywnego fragmentu koenzymu A. Związek ten jest ważny dla metabolizmu - zestawu procesów chemicznych, które podtrzymują życie w organizmach. Wcześniej naukowcy nie byli w stanie skutecznie syntetyzować panteiny, więc zakładano, że nie była ona zaangażowana w proces powstawania życia na Ziemi.

Teraz grupie naukowców udało się stworzyć ten związek w wodzie w temperaturze pokojowej. W tym celu wykorzystali cząsteczki utworzone z cyjanowodoru, którego prawdopodobnie było sporo na wczesnej Ziemi. Badacze opublikowali artykuł na temat swoich odkryć w czasopiśmie Science.

Naukowcy sugerują w nim, że syntetyzowana w jakiś naturalny sposób panteina mogła przyczynić się do reakcji chemicznych, które spowodowały przekształcenie prostych prekursorów cząsteczek białek i RNA w pierwsze żywe organizmy. Uważa się, że miało to miejsce cztery miliardy lat temu.

Praca podważa założenie niektórych badaczy, że życie nie mogło powstać w wodzie, ponieważ jest ona zbyt destrukcyjna. Wysunęli oni teorię, że pierwsze żywe organizmy pojawiły się w okresowo wysychających zbiornikach wodnych.

Rola aminonitryli

Siłą napędową reakcji, które doprowadziły do powstania panteteiny, były bogate w energię cząsteczki znane w nauce jako aminonitryle. Są one chemicznie spokrewnione z aminokwasami - budulcem białek, a tym samym podstawą życia.

Zespołem kieruje chemik profesor Matthew Powner. Pod jego kierownictwem naukowcy z UCL wykorzystali już podobną chemię opartą na aminonitrylu, aby zademonstrować, w jaki sposób inne kluczowe związki mogły powstać podczas powstawania życia. Należą do nich peptydy (łańcuchy aminokwasów tworzące białka) i nukleotydy (elementy budulcowe RNA i DNA).

"To nowe badanie jest kolejnym dowodem na to, że podstawowe struktury biologiczne, podstawowe cząsteczki, z których zbudowana jest biologia, są podatne na tworzenie przy użyciu chemii nitrylowej" - stwierdza profesor Powner. Według niego, odtworzenie różnych klas cząsteczek biologicznych za pomocą nitryli okazało się dość łatwe. To przekonało badacza, że pomysł, iż życie poprzedzała tylko jedna cząsteczka - RNA, może być błędny. W rzeczywistości istniał cały "świat RNA", a podstawowe cząsteczki pojawiały się równolegle. Według naukowców, RNA, białka, enzymy i kofaktory pojawiły się i położyły podwaliny pod pierwsze żywe organizmy.

"Nasze przyszłe prace skupią się na tym, w jaki sposób te cząsteczki połączyły się ze sobą, w jaki sposób chemia pantetyny oddziałuje na przykład z chemią RNA, peptydów i lipidów, aby zapewnić chemię, której poszczególne klasy cząsteczek nie mogłyby zapewnić osobno" - dodał naukowiec.

Historyczny kontekst pracy

Wcześniejszą godną uwagi próbę syntezy pantetyny podjęto w 1995 roku. Podjął się jej amerykański chemik Stanley Miller. To on rozpoczął eksperymenty nad pochodzeniem życia, tworząc aminokwasy z czterech prostych związków chemicznych w szklanych probówkach. Jednak jego wydajność substancji była bardzo niska i wymagała bardzo wysokich stężeń chemikaliów w bardzo specyficznych warunkach. Wysuszone substancje zostały zamknięte w hermetycznej probówce, a następnie podgrzane do 100 stopni Celsjusza.

Dr Jasper Fairchild, główny autor nowego badania, wyjaśnił, że główna różnica między tą pracą a badaniem Millera polega na tym, że amerykański naukowiec próbował użyć chemii kwasowej, podczas gdy dzisiejsi naukowcy używali nitryli. "Nasze reakcje zachodzą po prostu w wodzie i dają wysoką wydajność panteiny przy stosunkowo niskich stężeniach potrzebnych chemikaliów" - powiedział Fairchild.

Prof. Powner dodał: "Założono, że cząsteczki te powinny być tworzone z kwasów, ponieważ użycie kwasów wydaje się być biologiczne i tego właśnie uczymy się w szkole i na uniwersytecie. Uczono nas, że peptydy składają się z aminokwasów". Ale, jak mówi, to tradycyjne podejście ignoruje ważny składnik - energię potrzebną do tworzenia nowych wiązań. "W przypadku nitryli reakcje wyglądają nieco inaczej, ale produktów końcowych - podstawowych jednostek biologii - nie można odróżnić od tego, czy powstały w wyniku chemii kwasów czy nitryli" - dodał.

Chociaż artykuł koncentruje się wyłącznie na chemii, zespół badawczy stwierdził, że reakcje, które zademonstrowali, mogły równie dobrze zachodzić w basenach lub jeziorach wody na wczesnej Ziemi. Jest jednak mało prawdopodobne, że w oceanach, ponieważ stężenia chemikaliów były prawdopodobnie zbyt wysokie.

Wcześniej OBOZ.UA informował o żabach z Czarnobyla, które najwyraźniej nauczyły się chronić przed promieniowaniem.

Subskrybuj kanały OBOZ.UA w Telegramie i Viberze, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.