Chemicy pokazali, jakie reakcje doprowadziły do ​​„narodzin życia” na Ziemi

Chemicy z Scripps Research wykazali, że jest to przydatne w przypadku wczesnej edukacji

ewolucja aminokwasów i kwasów nukleinowych Ziemi,podstawowe elementy budulcowe odpowiednio białek i DNA nie wymagały niestandardowych warunków ani rzadkich elementów. Reakcje chemiczne opisane w artykule w czasopiśmie Nature Chemistry mogły zachodzić w normalnych warunkach, a do ich zainicjowania potrzebne były wyłącznie substancje dostępne w tamtym czasie.

Dziś w komórkach aminokwasy są generowane zprekursory zwane α-ketokwasami, wykorzystujące zarówno azot, jak i wyspecjalizowane białka zwane enzymami. W poprzednich pracach naukowcy wykazali, że α-ketokwasy mogły istnieć na początku historii Ziemi. Założono jednak, że przed nadejściem życia komórkowego aminokwasy musiały powstać z zupełnie innych prekursorów, aldehydów, które nie wymagały enzymów.

W swojej pracy chemicy wykazali, że cyjanek możez powodzeniem zastępują enzymy jako katalizatory reakcji, w wyniku których powstają aminokwasy. Ponieważ wiedzieli, że azot będzie potrzebny w jakiejś formie, dodali amoniak, formę azotu, która była obecna na wczesnej Ziemi. Następnie metodą prób i błędów odkryli trzeci kluczowy składnik: dwutlenek węgla. 

Okazało się to jeszcze łatwiejsze niż sobie wyobrażaliśmyreprezentowane. Jeśli zmieszasz tylko ketokwas, cyjanek i amoniak, nic się nie stanie. Ale jak tylko dodasz dwutlenek węgla, nawet śladowe ilości, reakcja przyspiesza.

Ramanarayanan Krishnamurthy, badacz w Scripps Institution, współautor artykułu

Ponadto naukowcy odkryli, żeproduktem ubocznym tej samej reakcji chemicznej jest orotan, prekursor nukleotydów tworzących RNA i DNA. W ten sposób wszystkie podstawowe składniki niezbędne do powstania życia mogły powstać w dużych ilościach w wyniku jednego zestawu reakcji chemicznych.

Schemat reakcji chemicznych. Źródło: Pulletikurti i in., Nature Chemistry

Naukowcy uważają, że od czasu syntezy aminokwasóww komórkach organicznych odbywa się to prawie identycznie jak proponowane reakcje, z wyjątkiem użycia enzymów zamiast cyjanku, wtedy takie procesy służyły jako pierwotne źródło życia na Ziemi.

Nowe reakcje nie tylko dają naukowcom wglądo chemii wczesnej Ziemi, będą one również przydatne w produkcji przemysłowej, na przykład do tworzenia indywidualnie znakowanych biomolekuł z tanich materiałów wyjściowych.

Czytaj więcej:

Samolot naddźwiękowy poleci z prędkością 2000 km/h i przeleci ocean w 3,5 godziny

Naukowcy sfilmowali dziwne stworzenie z mackami, które pomylili z kwiatem

Stworzył komputer kwantowy, który „wykroczył poza system binarny”