Открити химични реакции могат да обяснят произхода на живота

Открити химични реакции могат да обяснят произхода на живота

Мнениеот west003 » Вто Авг 02, 2022 3:06 pm

Как точно неживите молекули са създали живот е един от най-загадъчните въпроси в науката.

Изображение

Сега учени от Изследователския институт Скрипс са открили нов набор от химични реакции, които могат да произведат градивните елементи на живота - аминокиселини и нуклеинови киселини - от материали, смятани за често срещани в първичната супа на ранната Земя.

Смята се, че първите форми на живот са се появили на Земята преди милиарди години от богата на хранителни вещества смес, често наричана първичната супа. По същество съдържащите се в нея молекули са започнали да реагират помежду си благодарение на добавена енергия, например от удари на мълнии или хидротермални извори, докато не са образували основни органични съединения, а след това аминокиселини, които могат да се свързват в пептиди и протеини и накрая в живи клетки.

Това, разбира се, е голямо опростяване и конкретните химични реакции, които са протекли по време на процеса, остават неясни. Учените провеждат изследвания, като приготвят свои собствени версии на първичната супа въз основа на това, което се предполага, че е било в изобилие по онова време, и я подлагат на различни условия, за да видят какво се случва и колко лесно или трудно могат да се появят градивните елементи на живота.

За целите на новото изследване учените от Скрипс са работили по своя собствена рецепта за първичната супа и са открили нов набор от химични реакции, използвайки сравнително прости съставки, които вероятно са били често срещани на ранната Земя. Достатъчни са цианид, амоняк, въглероден диоксид и алфа-кетокиселини и екипът започва да наблюдава как супата произвежда аминокиселини.

„Ние измислихме нова парадигма, за да обясним тази промяна от пребиотична към биотична химия“, съобщава Раманараянан Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy), д-р и доцент по химия в Изследователския институт Скрипс.

Всяка от четирите съставки има своята роля. Алфа-кетокиселините са прекурсорите, които днес живите клетки използват за производството на аминокиселини. Амонякът е източник на азот, от който се нуждае процесът на трансформация. Цианидът извършва превръщането, а въглеродният диоксид го ускорява.

"Очаквахме, че ще бъде доста трудно да разберем това, а се оказа, че е дори по-просто, отколкото си представяхме", споделя Кришнамурти, водещ автор на изследването, публикувано в списание Nature Chemistry на 28 юли 2022 г. "Ако смесите само кетокиселината, цианида и амоняка, тя просто си остава там. Веднага щом добавите въглероден диоксид, дори в минимални количества, реакцията набира скорост".

Екипът заявява, че този процес по същество е начинът, по който се образуват аминокиселините в живите клетки, с тази разлика, че цианидът е заместител на ензимите, които все още не са съществували в първичната супа. Тази простота и сходство с настоящите биологични процеси предполага, че това е по-вероятен източник на ранен живот, отколкото други хипотези, които изискват по-радикално различна химия. Освен това изследването помага за обединяването на двете страни на дългогодишен дебат за значението на въглеродния диоксид за ранния живот, подчертавайки, че въглеродният диоксид е ключов, но само в комбинация с други молекули.

Анализът на химическата супа разкрива, че процесът също така произвежда оротат като страничен продукт. Оротатът е прекурсор на нуклеотидите, които изграждат ДНК и РНК, което предполага, че по този начин може да са били произведени цяла гама от съставки на живота.

"Това, което искаме да направим по-нататък, е да продължим да изследваме какъв вид химия може да се появи от тази смес", добавя Кришнамурти. "Могат ли аминокиселините да започнат да образуват малки протеини? Може ли един от тези протеини да се върне и да започне да действа като ензим, за да произвежда повече от тези аминокиселини?"

Освен че дават на учените представа за химията на ранната Земя, новооткритите химични реакции са полезни и в определени производствени процеси. Например при генерирането на персонализирани маркирани биомолекули от евтини изходни материали.

По-рано тази година екипът на Кришнамурти показа как цианидът може да активира химичните реакции, които превръщат пребиотичните молекули и водата в основни органични съединения, необходими за живота. Това се случва и при стайна температура и в широк диапазон на pH, за разлика от предложените по-рано реакции.

Източник: nauka.offnews.bg
west003
 
Мнения: 2350
Регистриран на: Пет Дек 17, 2010 1:30 pm

Назад към Наука

Кой е на линия

Потребители разглеждащи този форум: 0 регистрирани и 7 госта

cron