Mokslininkai mano žinantys, kaip Žemėje atsirado gyvybė

Vienas iš mįslingiausių aspektų yra susijęs su peptidais ir fermentais, primenančiais „kas buvo pirmiau – kiaušinis ar višta“ situaciją. Siekdama tai išsiaiškinti, mokslininkų komanda iš Londono universitetinio koledžo (UCL) neseniai atliko tyrimą, kuris iš esmės parodė, kad pirmapradėje Žemėje buvusiomis sąlygomis galėjo susiformuoti peptidai.

Šio tyrimo išvados neseniai buvo paskelbtos moksliniame žurnale „Nature“. Šiai mokslininkų komandai vadovavo UCL Chemijos katedros organinės chemijos ekspertas mokslų daktaras Matthew Powneris, o jai taip pat priklausė Pierre Canavelli ir mokslų daktaras Saidulis Islamas.

M. Powneris savo tyrimo tikslą paaiškino neseniai „UCL News“ duotame interviu.

„Peptidai, kurie yra aminorūgščių grandinės, yra absoliučiai būtini bet kokios gyvybės Žemėje elementai. Jie yra baltymų sudėtinė dalis ir veikia kaip biologinių procesų katalizatoriai. Tačiau jiems patiems reikia enzimų, kad galėtų kontroliuoti savo formavimąsi iš aminorūgščių. Taigi, turėjome klasikinę kiaušinio ir vištos problemą: kaip atsirado pirmieji enzimai?“ – sakė mokslininkas.

Kaip nurodo jo komanda, praeityje atlikta nemažai tyrimų siekiant nustatyti, kaip iš pradžių susiformavo peptidai, galiausiai leidę atsirasti ir gyvybei. Tačiau visi ankstesni tyrimai daugiausia dėmesio skyrė aminorūgštims, o ne cheminių prekursorių, vadinamų aminonitrilais, reaktyvumui.

Aminonitrilams reikia itin sudėtingų sąlygų suformuoti aminorūgštis (paprastai reikia labai rūgštinių ar šarminių). O aminorūgštims reikia pakartotinio įkrovimo energija, nes tik tokiu atveju formuojasi peptidai. Visgi mokslininkai atrado būdą apeiti šiuos du žingsnius ir parodė, kad peptidai gali tiesiogiai susiformuoti iš daug energijos turinčių aminonitrilų.

Jų metodas pasinaudojo natūraliu aminonitrilų reaktyvumu su kitomis molekulėmis, kurių buvo pirmapradės Žemės aplinkoje. Šio proceso metu vandenyje vandenilio sulfidas buvo sujungtas su aminonitrilais ir cheminiu fericianido substratu, ir vėliau susiformavo peptidai.

Šis procesas parodė, kad aminonitrilai sugeba vandenyje savaime suformuoti peptidinius jungtinius ir tai daro gerokai lengviau nei aminorūgštys.

Be to, buvo parodyta, kad tai gali vykti esant sąlygoms ir chemikalams, kurie išleidžiami su dujomis ugnikalnių išsiveržimo metu. Manoma, kad tokios sąlygos buvo Žemėje prieš milijardus metų, sakė P. Canavelli.

„Kontroliuojama sintezė, reaguojant į aplinkosauginį ar vidinį stimulą, yra labai svarbus metabolinio reguliavimo elementas, todėl mes manome, kad peptidų sintezė galėjo būti dalis natūralaus ciklo, kuris vyko pačioje gyvybės evoliucijos pradžioje, – sakė S. Islamas. – Tai yra pirmas kartas, kai buvo įtikinamai parodyta, kaip peptidai susiformuoja vandenyje nenaudojant aminorūgščių ir esant gana švelnioms sąlygomis, kurios veikiausiai egzistavo primityvioje Žemėje.“

Šios išvados gali turėti didelės įtakos abiogenezės studijoms, o taip pat gyvybės už Saulės sistemos esančiose planetose paieškoms. Be to, šios išvados gali būti naudingos sintetinės chemijos srityje, nes amidų junginių formavimasis yra svarbi sintetinių ir bioaktyvių medžiagų gamybos dalis.

Lyginant su įprastiniais cheminiais procesais, kurie yra naudojami komerciškai, šis naujasis metodas yra gerokai efektyvesnis ir pigesnis.

Žvelgiant į ateitį, ši mokslininkų komanda ketina tęsti savo studijas ir ieškoti kitų būdų, kaip aminonitrilai gali suformuoti peptidus. Šiuo metu jie tyrinėja funkcines peptidų, kurie susiformavo jų eksperimento metu, savybes, siekdami geriau suprasti, kaip jie galėjo paskatinti gyvybės formavimąsi Žemėje prieš 4 mlrd. metų.

Ne viena karta iki šiol nesėkmingai mėgino nustatyti gyvybės susiformavimo blokus, tad ar tai reiškia, kad mokslininkai prieš tai tiesiog į viską žiūrėjo ne iš to galo? Ar tai reiškia, kad organinė technologija jau yra kažkur už kampo? Į tai atsakys tik laikas...