Pitanje kako se život prvi put pojavio ovdje na Zemlji je misterij koji i dalje izmiče znanstvenicima. Unatoč svemu što su znanstvenici naučili iz fosilnih zapisa i geološke povijesti, još uvijek nije poznato kako je organski život nastao iz anorganskih elemenata (proces poznat kao abiogeneza) prije milijardi godina.
Jedan od zastrašujućih aspekata misterija odnosi se na peptide i enzime, koji spadaju u situaciju 'kokoš i jaja'. Tim istraživača sa University College London (UCL) nedavno se bavio time proveo studiju koji je učinkovito pokazao da su se peptidi mogli formirati u uvjetima analognim prvobitnoj Zemlji.
Studija koja detaljno opisuje njihove nalaze nedavno je objavljena u znanstvenom časopisuPriroda.Istraživački tim vodio je dr. Matthew Powner, čitatelj organske kemije na UCL-ovom Odjelu za kemiju, a uključivali su Pierrea Canavellija i dr. Saidul Islama – obojica su istraživači s UCL-ovog Odjela za organsku i biološku kemiju.
Slijed u kojem se aminokiseline i peptidi spajaju u organske stanice. Zasluge: peptidesciences.com
Kako je Powner objasnio svrhu njihove studije u nedavnom intervjuu za UCL News:
“Peptidi, koji su lanci aminokiselina, apsolutno su esencijalni element cijelog života na Zemlji. Oni tvore tkivo proteina, koji služe kao katalizatori bioloških procesa, ali sami zahtijevaju enzime da kontroliraju njihovo stvaranje iz aminokiselina. Dakle, imali smo klasični problem piletine i jaja - kako su nastali prvi enzimi?'
Kako navode u svojoj studiji, značajna istraživanja u prošlosti bila su posvećena otkrivanju kako su peptidi prvi nastali i omogućili nastanak života. Međutim, sva su se dosadašnja istraživanja usredotočila na aminokiseline, a ne na reaktivnost njihovih kemijskih prekursora (poznatih kao aminonitrili).
Dok aminonitrili zahtijevaju teške uvjete za stvaranje aminokiselina (obično jako kiselih ili alkalnih), aminokiseline se moraju napuniti energijom kako bi se formirali peptidi. Međutim, istraživači su pronašli način da zaobiđu oba ova koraka pokazujući da se peptidi mogu napraviti izravno iz aminonitrila bogatih energijom.
Njihova metoda iskoristila je ugrađenu reaktivnost aminonitrila s drugim molekulama koje su bile dio prvobitnog okoliša Zemlje. Proces se sastojao od kombiniranja sumporovodika s aminonitrilima i kemijskog supstrata fericijanida ([Fe(CN)6]3?) u vodi, što je dalo peptide.
Ovo je pokazalo da su aminonitrili sposobni sami postići stvaranje peptidne veze u vodi i to s većom lakoćom od aminokiselina. Osim toga, pokazalo se da bi se to moglo dogoditi u uvjetima i kemikalijama koje se izlučuju tijekom vulkanskih erupcija i koje su vjerojatno bile prisutne na Zemlji prije više milijardi godina. Rekao je Pierre Canavelli, prvi autor studije:
“Kontrolirana sinteza, kao odgovor na okolišne ili unutarnje podražaje, bitan je element metaboličke regulacije, pa mislimo da je sinteza peptida mogla biti dio prirodnog ciklusa koji se dogodio u vrlo ranoj evoluciji života.”
'Ovo je prvi put da je uvjerljivo pokazano da se peptidi formiraju bez korištenja aminokiselina u vodi, koristeći relativno blage uvjete koji će vjerojatno biti dostupni na primitivnoj Zemlji', dodao je koautor dr. Saidul Islam.
Ova otkrića mogu imati značajne implikacije za proučavanje abiogeneze, kao i za potragu za životom na izvansolarnim planetima. Oni također mogu biti korisni u području sintetske kemije budući da je stvaranje amidne veze bitno za proizvodnju sintetičkih materijala, bioaktivnih. U usporedbi s konvencionalnim kemijskim procesima koji se koriste komercijalno, ova nova metoda je učinkovitija i puno isplativija.
Umjetnikov dojam arhejskog Eona na Zemlji. Zasluge: Smithsonian/Peter Sawyer
Gledajući unaprijed, istraživački tim želi unaprijediti svoje studije pronalaženjem drugih načina na koje aminonitrili mogu dovesti do peptida. Oni također trenutno istražuju funkcionalna svojstva peptida koje je njihov eksperiment proizveo u nadi da će bolje razumjeti kako su mogli pomoći u pokretanju života na Zemlji cca. prije 4 milijarde godina.
Nakon mnogih generacija pokušaja (i neuspjeha) ponovnog stvaranja građevnih blokova života, može li biti da su znanstvenici jednostavno krenuli unatrag? I znači li to da bi organska tehnologija mogla biti odmah iza ugla? Samo će vrijeme pokazati…
