Az a kérdés, hogyan alakult ki először az élet itt a Földön, rejtély, amely továbbra is elkerüli a tudósokat. Mindannak ellenére, amit a tudósok megtanultak a fosszilis feljegyzésekből és a geológiai történelemből, még mindig nem ismert, hogyan alakult ki a szerves élet a szervetlen elemekből (ez az úgynevezett abiogenezis) évmilliárdokkal ezelőtt.
A rejtély egyik ijesztőbb aspektusa a peptidekhez és enzimekhez kapcsolódik, amelyek a „csirke és tojás” helyzetébe esnek. Ezzel foglalkozott a közelmúltban a University College London (UCL) kutatócsoportja tanulmányt végzett amely hatékonyan bizonyította, hogy a peptidek az ősfölddel analóg körülmények között is kialakulhattak.
Az eredményeiket részletező tanulmány a közelmúltban jelent meg a tudományos folyóiratbanTermészet.A kutatócsoportot Dr. Matthew Powner, az UCL Kémiai Tanszékének szerves kémiával foglalkozó olvasója vezette, benne Pierre Canavelli és Dr. Saidul Islam – mindketten az UCL Szerves és biológiai kémiai részlegének kutatói.
Az a szekvencia, ahol az aminosavak és peptidek találkoznak szerves sejteket képezve. Jóváírás: peptidesciences.com
Ahogy Powner kifejtette tanulmányuk célját a UCL Newsnak adott közelmúltbeli interjújában:
„A peptidek, amelyek aminosavak láncai, elengedhetetlen elemei minden földi életnek. Fehérjék szövetét alkotják, amelyek a biológiai folyamatok katalizátoraiként szolgálnak, de maguknak enzimekre van szükségük az aminosavakból történő képződésük szabályozásához. Szóval volt egy klasszikus csirke-tojás problémánk – hogyan készültek az első enzimek?
Amint azt tanulmányukban jelzik, a múltban jelentős kutatásokat szenteltek annak kiderítésére, hogyan képződtek először a peptidek, és hogyan tették lehetővé az élet kialakulását. Azonban minden korábbi kutatás az aminosavakra összpontosított, nem pedig kémiai prekurzoraik (aminonitrilek) reakcióképességére.
Míg az aminonitrilek zord körülményeket igényelnek az aminosavak (általában erősen savas vagy lúgos) előállításához, addig az aminosavakat energiával kell feltölteni a peptidek képzéséhez. A kutatók azonban megtalálták a módot mindkét lépés megkerülésére azáltal, hogy bebizonyították, hogy peptidek közvetlenül előállíthatók energiában gazdag aminonitrilekből.
Módszerük kihasználta az aminonitrilek beépített reaktivitását a többi molekulával, amelyek a Föld őskörnyezetének részét képezték. Az eljárás abból állt, hogy a hidrogén-szulfidot aminonitrilekkel és a kémiai szubsztrátot, a ferricianidot ([Fe(CN)) kombinálták.6]3?) vízben, ami peptideket eredményezett.
Ez azt bizonyította, hogy az aminonitrilek képesek peptidkötés kialakítására vízben önmagukban, és könnyebben, mint az aminosavak. Ezenkívül kimutatta, hogy ez megtörténhet olyan körülmények és vegyi anyagok közepette, amelyek a vulkánkitörések során gázt bocsátanak ki, és amelyek valószínűleg több milliárd évvel ezelőtt is jelen voltak a Földön. Pierre Canavelli, a tanulmány első szerzője ezt mondta:
'A környezeti vagy belső ingerekre adott válaszként szabályozott szintézis az anyagcsere-szabályozás alapvető eleme, ezért úgy gondoljuk, hogy a peptidszintézis egy természetes ciklus része lehetett, amely az élet korai evolúciójában zajlott le.'
'Ez az első alkalom, hogy meggyőzően kimutatták, hogy a peptidek aminosavak felhasználása nélkül képződnek vízben, viszonylag kíméletes körülmények között, amelyek valószínűleg elérhetőek a primitív Földön' - tette hozzá Dr. Saidul Islam társszerző.
Ezek az eredmények jelentős hatással lehetnek az abiogenezis tanulmányozására, valamint a Naprendszeren kívüli bolygók életének kutatására. Hasznosak lehetnek a szintetikus kémia területén is, mivel az amidkötések kialakítása elengedhetetlen a szintetikus anyagok, bioaktív anyagok előállításához. A kereskedelmi forgalomban használt hagyományos kémiai eljárásokhoz képest ez az új módszer hatékonyabb és sokkal költséghatékonyabb.
A művész benyomása az Archean Eonról a Földön. Köszönetnyilvánítás: Smithsonian/Peter Sawyer
A jövőre nézve a kutatócsoport tovább kívánja folytatni tanulmányait azáltal, hogy az aminonitrilek más utakat keresnek, amelyek révén peptidekhez vezethetnek. Jelenleg a kísérletükben előállított peptidek funkcionális tulajdonságait is vizsgálják, abban a reményben, hogy jobban megértsék, hogyan segíthették volna elő az élet kialakulását a Földön kb. 4 milliárd évvel ezelőtt.
Lehetséges, hogy az élet építőköveit újrateremteni próbáló (és kudarcot vallott) nemzedékek után a tudósok egyszerűen csak visszafelé dolgoztak? És ez azt jelenti, hogy az organikus technológia a sarkon lehet? Csak az idő fogja megmondani…
