یک گام کلیدی در تکامل حیات روی زمین ممکن است در هوا اتفاق بیفتد – اخبار


پیدایش حیات در یک “برکه کوچک گرم” در حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، پایه ای نسبتاً محکم برای زیست شناسی مدرن است.

علیرغم نقش حیاتی آب در تسهیل واکنش‌های آلی اولیه روی زمین، یکی از مواد ضروری در محیط‌های آبی تشکیل نمی‌شود و این سوال را مطرح می‌کند که چگونه آنها در وهله اول حیات پیدا کردند.

یک آزمایش جدید نشان می دهد که چگونه این واکنش های بیوشیمیایی رخ داده است.

پیوندهای آمیدی حلقه‌هایی در زنجیره اسید آمینه هستند که اساس بسیاری از اجزای حیاتی زندگی از جمله پپتیدها (زنجیره‌های کوتاه اسیدهای آمینه) و پروتئین‌ها (زنجیره‌های بلندتر اسیدهای آمینه که می‌توانند به عنوان آنزیم عمل کنند) را تشکیل می‌دهند. .

مشکل این است که پیوندهای آمیدی در حال حاضر توسط آب نگه داشته شده است، که در دنیای اقیانوسی مانند زمین باستان یک مشکل است. دانشمندان فکر می کنند چیز دیگری باید دخیل باشد، و یک مطالعه جدید نشان می دهد که در مرز آب و هوا بود که جادو اتفاق افتاد.

در اینجا، ما یک تعامل منحصر به فرد از اسیدهای آمینه آزاد را در فصل مشترک هوا و آب قطرات آب به اندازه میکرون گزارش می‌کنیم که منجر به تشکیل پپتید در مقیاس زمانی میلی‌ثانیه می‌شود.» .

این واکنش در شرایط محیطی انجام می شود و نیازی به معرف های اضافی، اسید، کاتالیزور یا تشعشع ندارد.

این تیم برای تجزیه و تحلیل شیمیایی دقیق قطرات آب حاوی دو اسید آمینه گلیسین و ال-آلانین را در یک طیف سنج جرمی اسپری کردند. معلوم می شود که زنجیره ای از دو اسید آمینه، یک دی پپتید، در قطرات تشکیل می شود.

از آنجایی که پپتیدها می توانند زنجیره های اسید آمینه بیشتری را تشکیل دهند، نتایج نشان می دهد که قطرات معلق در هوا می توانند تشکیل اولیه زنجیره های پپتیدی را با محصور کردن اسیدهای آمینه محلول در هوا تسریع کنند.

میلیاردها سال پیش، این قطرات ممکن است به صورت اسپری دریایی تولید شده باشند که از اقیانوس بیرون زده شده و پیوندهای شیمیایی مورد نیاز برای رشد حیات را ایجاد کرده است.

علاوه بر این، واکنش مشاهده‌شده در این آزمایش‌ها بدون افزودن هیچ عامل شیمیایی، کاتالیزور یا منبع تشعشع دیگری رخ داد و این احتمال را افزایش داد که میلیاردها سال پیش روی زمین رخ داده باشد.

“تولید مشاهده شده پپتیدها از اسیدهای آمینه آزاد در فصل مشترک هوا و آب قطرات آب خالص، ساده ترین سیستم های پری بیوتیک، نشان می دهد که تنظیماتی مانند ذرات معلق در هوا یا اسپری دریا ممکن است یک محیط منحصر به فرد و گسترده برای غلبه بر انرژی ارائه شده باشد. موانع. مرتبط با تراکم و پلیمریزاسیون مولکول های زیستی در آب.

اگر تیم درست باشد، همانطور که قطرات آب به هوا برخورد می‌کنند، ممکن است محیط در مقیاس‌های کوچک‌تر به جای مرطوب، خشک باشد – به این معنی که شرایطی را فراهم می‌کنند که در آن پپتیدها می‌توانند سنتز شوند.

دانشمندان در حال بررسی توضیحات مختلفی برای چگونگی تشکیل زنجیره اسیدهای آمینه در محیط های اقیانوسی بوده اند. به عنوان مثال، دریچه های گرمابی ممکن است درگیر باشند، یا شاید یک سیارک بازدید کننده. در حال حاضر، یک گزینه جدید وجود دارد.

با این حال، این هنوز یک فرضیه است و مطالعات آینده مورد نیاز خواهد بود تا بفهمیم این زنجیره‌های آمینو اسیدها چگونه در کنار هم قرار می‌گیرند و چگونه این بلوک‌های سازنده شیمیایی منجر به حیات روی زمین به شکلی که امروز می‌شناسیم، شده است.

محققان نوشتند: «این واکنش پذیری مسیری قابل قبول برای تشکیل اولین پلیمرهای زیستی در محیط های آبی فراهم می کند.

این تحقیق در PNAS.