Pochodzenie życia można wyjaśnić niedawno odkrytymi reakcjami chemicznymi

Stworzenie życia z nieożywionych cząsteczek to jedna z najbardziej tajemniczych zagadek nauki. Teraz naukowcy ze Scripps Research odkryli nowy zestaw reakcji chemicznych, które mogą wytworzyć podstawowe elementy budulcowe życia z materiałów, które wcześniej uważano za powszechne w pierwotnym morzu.

Uważa się, że pierwsze organizmy pojawiły się na Ziemi miliardy lat temu z naparu bogatego w składniki odżywcze, znanego jako pierwotna zupa. Zasadniczo molekuły w mieszaninie zaczęły ze sobą reagować, aż utworzyły podstawowe związki organiczne, takie jak aminokwasy, które następnie mogą się łączyć, tworząc peptydy i białka, a ostatecznie żywe komórki.

Jest to oczywiście duże uproszczenie, a dokładne reakcje chemiczne, które miały miejsce w tym procesie, wciąż nie są znane. Naukowcy próbowali stworzyć własne wersje pierwotnego bulionu na podstawie tego, co w tamtych czasach uważano za obfite, poddając go różnym warunkom, aby zobaczyć, co się stało i jak łatwo uformowały się prekursory życia.

W nowym badaniu naukowcy ze Scripps pracowali nad własnym oryginalnym przepisem na zupę i odkryli specyficzny zestaw reakcji chemicznych przy użyciu podstawowych składników, które prawie na pewno były powszechne na wczesnej Ziemi. Do zupy wystarczy cyjanek, amoniak, dwutlenek węgla i alfa-ketokwasy.

Sekwencja wydarzeń ma określoną kolejność. Cztery komponenty mają określone cele. Obecnie żywe komórki wykorzystują alfa-ketokwasy jako prekursory do tworzenia aminokwasów. Amoniak jest niezbędny w procesie konwersji i służy jako źródło azotu. Cyjanek przekształca amoniak w azot, a dwutlenek węgla przyspiesza ten proces.

„Spodziewaliśmy się, że będzie to dość trudne do rozszyfrowania, ale okazało się to nawet łatwiejsze, niż sobie wyobrażaliśmy” – powiedział Ramanarayan Krishnamurthy, główny autor badania. „Jeśli zmieszasz tylko kwas ketonowy, cyjanek i amoniak, po prostu tam pozostanie. Jak tylko dodasz dwutlenek węgla, nawet w śladowych ilościach, reakcja przyspiesza.”

Spekuluje się, że ta metoda polega na tym, jak aminokwasy są generowane w żywych komórkach, chociaż zamiast enzymów stosuje się cyjanek. Ta prostota i podobieństwo do obecnych procesów biologicznych sugeruje, że jest to bardziej prawdopodobne pochodzenie wczesnego życia niż inne idee wymagające radykalnie odmiennej chemii.

Mieszanina chemiczna tworzy również orotan jako produkt uboczny. Orotate jest prekursorem nukleotydów DNA i RNA, co sugeruje, że w ten sposób można uzyskać podstawowe składniki życia.

„Następnie chcemy dalej badać, jaki rodzaj chemii może pochodzić z tej mieszaniny” – powiedział Krishnamurti. „Czy aminokwasy mogą zacząć tworzyć małe białka? Czy jedno z tych białek może wrócić i zacząć działać jak enzym, aby wytworzyć więcej tych aminokwasów?”