Dünyadaki yaşamın nasıl ilk ortaya çıktığı sorusu, insanların eskiden beri kendilerine sordukları sorudur. Bilim adamları ne zaman olduğu konusunda nispeten emin olsa da, neden yapıldığına dair kesin bir cevap yoktu. Yaşamın kimyasal yapı taşları olan amino asitler, yaklaşık dört milyar yıl önce ilk protein moleküllerini yaratmak için nasıl bir araya geldi?
Bu soru hala cevaplanmamış olsa da, bilim adamları bunu daraltmaya yardımcı olabilecek yeni keşifler yapıyorlar. Örneğin, Georgia Teknoloji Enstitüsü'nün Kimyasal Evrim Merkezi'nden (CCT) bir araştırmacı ekibi yakın zamanda protein molekülünün en eski öncüllerinden bazılarının bir zincir oluşturmak için kendiliğinden nasıl bağlandığını gösteren bir çalışma yürüttü.
Çalışma son zamanlarda Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. Çalışma, Georgia Tech'in Dr. Moran Frenkel-Pinter tarafından yönetildi ve NASA ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından desteklenen CCT'den çok sayıda araştırmacıyı Dr. Luke Leman ve kimya asistanı Scripps Research, kar amacı gütmeyen bir tıbbi araştırma enstitüsüdür.
On yıllardır bilim adamları, ilk amino asitlerin protein molekülleri oluşturmak için nasıl bir araya geldiğine dair teoriler geliştirdiler. Ne yazık ki, bu teorileri doğrulamak için yapılan tüm girişimler başarısız oldu. Dr. Leman'ın açıkladığı gibi:
“Kimyanın karmaşık yaşama nasıl yol açtığı, insanlığın düşündüğü en büyüleyici sorulardan biridir. Proteinlerin kökenleri hakkında birçok teori var, ancak bu fikirler için çok fazla deneysel laboratuvar desteği yok. ”
Çalışmaları için araştırma ekibi, biyolojik olmayan rakip üç amino asit ile birlikte küçük bir amino asit seçiminin (lizin, arginin ve histidin) yerleştirildiği bir deney gerçekleştirdi. Asitler daha sonra Hadean Eon sırasında (yaklaşık 4 milyar yıl önce) Dünya'da var olduğuna inanılana benzer koşullara maruz bırakıldı.
Bu, seçilen amino asitlerin, amino asit reaksiyonlarını kolaylaştırdığı bilinen ve prebiyotik Dünya'da yaygın olan hidroksi asitler içeren suya koyulmasından ibaretti. Karışım daha sonra 85 ° C'ye ısıtıldı. °C (185 °Reaksiyon sürecini hızlandıran ve suyun buharlaşmasına neden olan F). Elde edilen kimyasal reaksiyonlar daha sonra incelendi.
Şaşırtıcı bir şekilde, biyolojik amino asitler kendiliğinden a-amin grupları yoluyla birbirine bağlanan düzgün segmentlere dönüştü. Bu gruplar azot ve hidrojenden oluşan ve oldukça reaktif olan gruplardır. Bununla birlikte, aynı zamanda amino asitlerin çekirdeğinin bir parçasıdır ve çekirdekten uzanan (bu deneyde kullanılan) yan zincirler oluşturan diğer aminler genellikle daha reaktiftir. Frenkel-Pinter şunları söyledi:
“Kimyasal ilkeler bizi protein olmayan bağlantının tercih edileceğine inandırmamıza rağmen, bu kimyanın proteinlerde bulunan a-amin bağlantısını desteklemesi bizi şaşırttı. Protein olmayan proteine göre protein benzeri bağlantı tercihi yaklaşık yedi ila bir arasındaydı. ”
Bir başka sürpriz, biyolojik amino asitlerin biyolojik olmayanları reaktivite açısından yendiğiydi. Bugün proteinlerde bulunmayan son asitler, biyolojik olanlar kadar kimyasal reaksiyona girme potansiyeline de sahiptiler. Dahası, ekip bu asitlerin dahil edilmesinin biyolojik olanlara paraları için bir koşu vereceğini ve hatta c
Bununla birlikte, reaksiyonlar çoğunlukla günümüzün gerçek proteinlerine daha yakın olan peptitlerin (birbirine bağlı iki veya daha fazla amino asit yapı taşı) oluşmasına neden oldu. Özellikle araştırmacılar, biyolojik olmayan amino asitlerin lizin olarak bilinen biyolojik amino asidi daha fazla dolduracağını ve lisinin güvenilir bir şekilde zincir oluşturamayacağını düşündüler.
Her iki durumda da yanıldılar ve bunun yerine lizin ağırlıklı olarak zincirlere bugün proteinlerle olana benzer bir şekilde girdiğini buldular. Bu ekip, yaşamdan önce evrimleşen canlı sistemlerde yararlı olan prefabrik amino asit zincirlerinin protein yapmak için bir yol bulduğunu varsaydı.
Deneylerinin biyolojik amino asitlerin biyolojik olmayan asitlere göre tercih edildiğini göstermesi, sadece 20 amino asidin neden yaşam oluşumuna girdiğine dair yeni bir fikir sunabilir. Bilim adamları Hadean Eon sırasında Dünya üzerinde 500'den fazla doğal olarak oluşan asidin bulunduğuna inanıyorlar. Georgia Tech'in biyokimya profesörü Loren Williams'ın açıkladığı gibi
“Fikrimiz, hayatın orada bulunan birçok yapı taşıyla başladığı ve bir alt kümesi seçtiğidir, ancak saf kimya temelinde ne kadarının seçildiğini veya seçimin ne kadar biyolojik süreç yaptığını bilmiyoruz. Bu araştırmaya bakıldığında, bugünün biyolojisinin bu erken prebiyotik kimyasal reaksiyonları düşündüğümüzden daha fazla yansıtabileceği anlaşılıyor. ”
“Prebiyotik Dünya'da çok daha büyük bir amino asit grubu olurdu. Bu 20 amino asit hakkında özel bir şey var mı, yoksa bunlar bir anda evrim tarafından mı donuyor? ” Kısacası, deney, proteinlerde kullanılan amino asit türlerinin birbirine bağlanma olasılığının daha yüksek olduğunu, çünkü birlikte daha verimli reaksiyona girdiklerini ve çok az verimsiz yan reaksiyona sahip olduklarını göstermektedir.
Kısacası, deney, proteinlerde kullanılan amino asit türlerinin birbirine bağlanma olasılığının daha yüksek olduğunu, çünkü birlikte daha verimli reaksiyona girdiklerini ve çok az verimsiz yan reaksiyona sahip olduklarını göstermektedir. Ayrıca, çoğu biyolojik polimerin ıslak ve kuru döngülerde oluştuğu teorisine ek güvenilirlik kazandırır, bu da CCT araştırmacılarının
İlk proteinlerin yağmurla süpürülmüş kir düzlüklerinde veya güneşte pişmiş göl kıyısı kayalarında meydana geldiğini belirten bu teori, yaşamın yapı taşlarının nadir ve felaket olaylarına ve ortaya çıkmak için. Çok daha basit bir süreç olabileceğini göstererek, bu araştırma bize bu asırlık gizemin kilidini açmaya bir adım daha yaklaştırabilir.
Dünya'nın ötesinde yaşam arayışında da etkileri olabilir. Yaşamın yapı taşları doğal olarak reaktifse ve birbirlerine çekilirse, o zaman benzer kimyasal reaksiyonların Evren'in başka bir yerinde gerçekleşme olasılığını artırır!
