Το ερώτημα για το πώς η ζωή εμφανίστηκε για πρώτη φορά εδώ στη Γη είναι ένα μυστήριο που συνεχίζει
Μία από τις πιο τρομακτικές πτυχές του μυστηρίου έχει να κάνει με τα πεπτίδια και τα ένζυμα, τα οποία εμπίπτουν σε μια κατάσταση «κοτόπουλου και αυγού». Αντιμετωπίζοντας αυτό, μια ομάδα ερευνητών από το University College London (UCL) διεξήγαγε πρόσφατα μια μελέτη που απέδειξε αποτελεσματικά ότι τα πεπτίδια θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί σε συνθήκες
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Φύση. Η ερευνητική ομάδα διευθύνεται από τον Δρ. Matthew Powner, αναγνώστη οργανικής χημείας στο Τμήμα Χημείας του UCL, και περιελάμβανε τους Pierre Canavelli και Dr. Saidul Islam - και οι δύο είναι ερευνητές στο τμήμα οργανικής και βιολογικής χημείας του UCL.
Όπως εξήγησε ο Powner ο σκοπός της μελέτης τους σε μια πρόσφατη συνέντευξη στο UCL News:
«Τα πεπτίδια, τα οποία είναι αλυσίδες αμινοξέων, είναι ένα απολύτως απαραίτητο στοιχείο όλης της ζωής στη Γη. Σχηματίζουν το ύφασμα πρωτεϊνών, οι οποίες χρησιμεύουν ως καταλύτες για βιολογικές διεργασίες, αλλά οι ίδιοι απαιτούν ένζυμα για τον έλεγχο του σχηματισμού τους από αμινοξέα. Είχαμε λοιπόν ένα κλασικό πρόβλημα κοτόπουλου και αυγού - πώς δημιουργήθηκαν τα πρώτα ένζυμα; "
Όπως δείχνουν στη μελέτη τους, σημαντική έρευνα στο παρελθόν έχει αφιερωθεί στο να ανακαλύψει πώς τα πεπτίδια σχηματίστηκαν και επέτρεψαν για την εμφάνιση της ζωής. Ωστόσο, όλες οι προηγούμενες έρευνες επικεντρώθηκαν στα αμινοξέα, παρά στην αντιδραστικότητα των χημικών προδρόμων τους (γνωστά ως αμινονιτρίλια).
Ενώ τα αμινονιτρίλια απαιτούν σκληρές συνθήκες για το σχηματισμό αμινοξέων (συνήθως ισχυρά όξινων ή αλκαλικών), τα αμινοξέα πρέπει να επαναφορτιστούν με ενέργεια για να σχηματίσουν πεπτίδια. Ωστόσο, οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να παρακάμψουν και τα δύο αυτά βήματα, αποδεικνύοντας ότι τα πεπτίδια θα μπορούσαν να παρασκευαστούν απευθείας από πλούσια σε ενέργεια αμινονιτρίλια.
Η μέθοδος τους εκμεταλλεύτηκε την ενσωματωμένη αντιδραστικότητα των αμινονιτριδίων με τα άλλα μόρια που ήταν μέρος του αρχέγονου περιβάλλοντος της Γης. Η διαδικασία συνίστατο στον συνδυασμό υδρόθειου με αμινονιτρίλια και του χημικού υποστρώματος φερρικυανιούχου ([Fe (CN)6]3?) σε νερό, το οποίο απέδωσε πεπτίδια.
Αυτό που απέδειξε ήταν ότι τα αμινονιτρίλια είναι ικανά να επιτύχουν το σχηματισμό πεπτιδικών δεσμών στο νερό μόνα τους, και με μεγαλύτερη ευκολία από τα αμινοξέα. Επιπλέον, έδειξε ότι αυτό θα μπορούσε να συμβεί εν μέσω συνθηκών και χημικών ουσιών που εκλύονται κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων και οι οποίες ήταν πιθανό να υπήρχαν στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Είπε ο Pierre Canavelli, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης:
«Η ελεγχόμενη σύνθεση, ως απόκριση σε περιβαλλοντικά ή εσωτερικά ερεθίσματα, είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο της μεταβολικής ρύθμισης, οπότε πιστεύουμε ότι η σύνθεση πεπτιδίων θα μπορούσε να ήταν μέρος ενός φυσικού κύκλου που έλαβε χώρα στην πολύ πρώιμη εξέλιξη της ζωής».
«Είναι η πρώτη φορά που τα πεπτίδια έχουν πεισθεί να σχηματίζονται χωρίς τη χρήση αμινοξέων στο νερό, χρησιμοποιώντας σχετικά ήπιες συνθήκες που είναι πιθανό να είναι διαθέσιμες στην πρωτόγονη Γη», πρόσθεσε ο συν-συγγραφέας Δρ. Saidul Islam.
Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη μελέτη της αβιογένεσης, καθώς και στην αναζήτηση ζωής σε εξωηλιακούς πλανήτες. Μπορούν επίσης να είναι χρήσιμα στον τομέα της συνθετικής χημείας, καθώς ο σχηματισμός δεσμών αμιδίου είναι απαραίτητος για την κατασκευή συνθετικών υλικών, βιοδραστικών. Σε σύγκριση με τις συμβατικές χημικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται στο εμπόριο, αυτή η νέα μέθοδος είναι πιο αποτελεσματική και πολύ πιο οικονομική.
Κοιτώντας μπροστά, η ερευνητική ομάδα ψάχνει να προωθήσει τις μελέτες της βρίσκοντας άλλους τρόπους με τους οποίους τα αμινονιτρίλια μπορούν να οδηγήσουν σε πεπτίδια. Επίσης, ερευνούν επί του παρόντος τις λειτουργικές ιδιότητες των πεπτιδίων που παρήγαγαν το πείραμά τους με την ελπίδα να κατανοήσουν καλύτερα πώς θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ενεργοποίηση του σχηματισμού ζωής στη Γη περίπου. Πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Μετά από πολλές γενιές που προσπαθούν (και αποτυγχάνουν) να αναδημιουργήσουν τα δομικά στοιχεία της ζωής, θα μπορούσαν οι επιστήμονες να το κάνουν
