Yaşamın burada, Dünya'da ilk olarak nasıl ortaya çıktığı sorusu, bilim adamlarının gözünden kaçmaya devam eden bir gizemdir. Bilim adamlarının fosil kayıtlarından ve jeolojik tarihten öğrendiği her şeye rağmen, organik yaşamın milyarlarca yıl önce inorganik elementlerden (abiyogenez olarak bilinen bir süreç) nasıl ortaya çıktığı hala bilinmiyor.
Gizemin daha göz korkutucu yönlerinden biri, 'tavuk ve yumurta' durumuna giren peptitler ve enzimlerle ilgili. Bunu ele alan, yakın zamanda University College London'dan (UCL) bir araştırma ekibi bir araştırma yaptı peptitlerin ilkel Dünya'ya benzer koşullarda oluşabileceğini etkili bir şekilde gösterdi.
Bulgularını detaylandıran çalışma, yakın zamanda bilimsel dergide yayınlandı.Doğa.Araştırma ekibi, UCL Kimya Bölümü'nden Organik Kimya Okuyucusu olan Dr. Matthew Powner tarafından yönetildi ve her ikisi de UCL'nin Organik ve Biyolojik Kimya Bölümü'nde araştırmacı olan Pierre Canavelli ve Dr. Saidul İslam'ı içeriyordu.
Amino asitlerin ve peptitlerin bir araya gelerek organik hücreler oluşturduğu dizi. Kredi: peptidsciences.com
Powner, UCL News ile yakın zamanda yapılan bir röportajda çalışmalarının amacını açıkladı:
'Amino asit zincirleri olan peptitler, Dünya'daki tüm yaşamın kesinlikle gerekli bir unsurudur. Biyolojik süreçler için katalizör görevi gören proteinlerin dokusunu oluştururlar, ancak amino asitlerden oluşumlarını kontrol etmek için kendileri enzimlere ihtiyaç duyarlar. Klasik bir tavuk-yumurta problemimiz var – ilk enzimler nasıl yapıldı?”
Çalışmalarında belirttikleri gibi, geçmişte önemli araştırmalar, peptitlerin ilk olarak nasıl oluştuğunu ve yaşamın ortaya çıkmasına izin verdiğini bulmaya adandı. Bununla birlikte, önceki tüm araştırmalar, kimyasal öncüllerinin (aminonitriller olarak bilinir) reaktivitesinden ziyade amino asitlere odaklanmıştır.
Aminonitriller, amino asitleri (tipik olarak güçlü asidik veya alkalin) oluşturmak için zorlu koşullar gerektirirken, amino asitlerin peptitleri oluşturmak için enerji ile yeniden doldurulması gerekir. Ancak araştırmacılar, peptitlerin doğrudan enerji açısından zengin aminonitrillerden yapılabileceğini göstererek bu adımların her ikisini de atlamanın bir yolunu buldular.
Yöntemleri, aminonitrillerin Dünya'nın ilkel ortamının bir parçası olan diğer moleküllerle yerleşik reaktivitesinden yararlandı. İşlem, hidrojen sülfürün aminonitrillerle ve kimyasal substrat ferrisiyanürün ([Fe(CN)] birleştirilmesinden oluşuyordu.6]3?) peptitleri veren suda.
Bunun gösterdiği şey, aminonitrillerin suda kendi başlarına ve amino asitlerden daha kolay bir şekilde peptit bağı oluşumunu sağlayabilmeleriydi. Buna ek olarak, bunun volkanik patlamalar sırasında açığa çıkan ve muhtemelen milyarlarca yıl önce Dünya'da mevcut olan koşullar ve kimyasallar arasında gerçekleşebileceğini gösterdi. Çalışmanın ilk yazarı Pierre Canavelli şunları söyledi:
'Çevresel veya iç uyaranlara yanıt olarak kontrollü sentez, metabolik düzenlemenin temel bir unsurudur, bu nedenle peptit sentezinin yaşamın çok erken evriminde meydana gelen doğal bir döngünün parçası olabileceğini düşünüyoruz.'
Ortak yazar Dr. Saidul Islam, 'Bu, peptitlerin suda amino asitler kullanılmadan, muhtemelen ilkel Dünya'da mevcut olması muhtemel nispeten yumuşak koşullar kullanılarak oluştuğunun ikna edici bir şekilde gösterildiği ilk kez,' diye ekledi.
Bu bulguların, abiyogenez çalışması ve ayrıca güneş dışı gezegenlerde yaşam arayışı için önemli etkileri olabilir. Amit bağı oluşumu, biyoaktif sentetik malzemelerin üretimi için gerekli olduğundan, sentetik kimya alanında da faydalı olabilirler. Ticari olarak kullanılan geleneksel kimyasal işlemlerle karşılaştırıldığında, bu yeni yöntem daha verimli ve çok daha uygun maliyetlidir.
Sanatçının Dünya üzerindeki Archean Eon izlenimi. Kredi bilgileri: Smithsonian/Peter Sawyer
İleriye bakıldığında, araştırma ekibi, aminonitrillerin peptitlere yol açabileceği başka yollar bularak çalışmalarını ilerletmeye çalışıyor. Ayrıca şu anda, Dünya'daki yaşamın oluşumunu tetiklemeye nasıl yardımcı olabileceklerini daha iyi anlama umuduyla deneylerinin ürettiği peptitlerin işlevsel özelliklerini araştırıyorlar. 4 milyar yıl önce.
Yaşamın yapı taşlarını yeniden yaratmaya çalışan (ve başarısız olan) birçok nesilden sonra, bilim adamları basitçe geriye doğru gidiyor olabilir mi? Ve bu, organik teknolojinin hemen köşede olabileceği anlamına mı geliyor? Sadece zaman gösterecek…