კითხვა იმის შესახებ, თუ როგორ გაჩნდა სიცოცხლე პირველად აქ დედამიწაზე, არის საიდუმლო, რომელიც მეცნიერებს არ შორდება. მიუხედავად ყველაფრისა, რაც მეცნიერებმა ისწავლეს ნამარხი ჩანაწერებიდან და გეოლოგიური ისტორიიდან, ჯერ კიდევ არ არის ცნობილი, როგორ წარმოიშვა ორგანული სიცოცხლე არაორგანული ელემენტებიდან (პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც აბიოგენეზი) მილიარდობით წლის წინ.
საიდუმლოების ერთ-ერთი ყველაზე საშინელი ასპექტი დაკავშირებულია პეპტიდებთან და ფერმენტებთან, რომლებიც ხვდებიან რაღაც „ქათამისა და კვერცხის“ სიტუაციაში. ამას მიმართა ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის (UCL) მკვლევართა ჯგუფი ახლახან ჩაატარა კვლევა ამან ეფექტურად აჩვენა, რომ პეპტიდები შეიძლება წარმოიქმნას პირველყოფილი დედამიწის ანალოგიურ პირობებში.
კვლევა, რომელიც ასახავს მათ დასკვნებს, ახლახან გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალშიᲑუნება.კვლევით ჯგუფს ხელმძღვანელობდა დოქტორი მეთიუ პაუნერი, ორგანული ქიმიის მკითხველი UCL-ის ქიმიის დეპარტამენტში და მოიცავდა პიერ კანაველის და დოქტორ საიდულ ისლამს - ორივე მათგანი UCL-ის ორგანული და ბიოლოგიური ქიმიის განყოფილების მკვლევარები არიან.
თანმიმდევრობა, სადაც ამინომჟავები და პეპტიდები იკრიბებიან ორგანული უჯრედების შესაქმნელად. კრედიტი: peptidesciences.com
როგორც პაუნერმა განმარტა მათი კვლევის მიზანი UCL News-თან ბოლო ინტერვიუში:
„პეპტიდები, რომლებიც ამინომჟავების ჯაჭვებია, არის აბსოლუტურად აუცილებელი ელემენტი დედამიწაზე მთელი სიცოცხლისთვის. ისინი ქმნიან ცილების ქსოვილს, რომლებიც ემსახურებიან როგორც კატალიზატორებს ბიოლოგიური პროცესებისთვის, მაგრამ მათ თავად სჭირდებათ ფერმენტები ამინომჟავებისგან მათი წარმოქმნის გასაკონტროლებლად. ასე რომ, ჩვენ გვქონდა კლასიკური ქათმის და კვერცხის პრობლემა - როგორ შეიქმნა პირველი ფერმენტები?
როგორც ისინი თავიანთ კვლევაში მიუთითებენ, წარსულში მნიშვნელოვანი კვლევა ეძღვნებოდა იმის გარკვევას, თუ როგორ წარმოიქმნა პეპტიდები პირველად და დაუშვა სიცოცხლის გაჩენა. თუმცა, ყველა წინა კვლევა ფოკუსირებული იყო ამინომჟავებზე და არა მათი ქიმიური წინამორბედების (ცნობილი, როგორც ამინონიტრილების) რეაქტიულობაზე.
მაშინ როცა ამინონიტრილებს სჭირდებათ მკაცრი პირობები ამინომჟავების წარმოქმნისთვის (ჩვეულებრივ, ძლიერ მჟავე ან ტუტე), ამინომჟავებს სჭირდებათ ენერგიით დამუხტვა პეპტიდების შესაქმნელად. თუმცა, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს გზა ორივე ამ საფეხურის გვერდის ავლით იმის დემონსტრირებით, რომ პეპტიდები შეიძლება დამზადდეს უშუალოდ ენერგიით მდიდარი ამინონიტრილებიდან.
მათმა მეთოდმა ისარგებლა ამინონიტრილების ჩაშენებული რეაქტიულობით სხვა მოლეკულებთან, რომლებიც დედამიწის პირველყოფილი გარემოს ნაწილი იყო. პროცესი შედგებოდა წყალბადის სულფიდის ამინონიტრილებთან და ქიმიურ სუბსტრატთან ფერიციანიდის შერწყმით ([Fe(CN)6]3?წყალში, რომელიც გამოიმუშავებდა პეპტიდებს.
ამან აჩვენა, რომ ამინონიტრილებს შეუძლიათ წყალში პეპტიდური ბმის ფორმირება დამოუკიდებლად და უფრო მარტივად, ვიდრე ამინომჟავებს. გარდა ამისა, მან აჩვენა, რომ ეს შეიძლება მოხდეს პირობებისა და ქიმიკატების ფონზე, რომლებიც გაზიანდება ვულკანური ამოფრქვევის დროს და რომლებიც, სავარაუდოდ, არსებობდნენ დედამიწაზე მილიარდობით წლის წინ. თქვა პიერ კანაველიმ, კვლევის პირველმა ავტორმა:
”კონტროლირებადი სინთეზი, გარემო ან შინაგანი სტიმულის საპასუხოდ, მეტაბოლური რეგულირების არსებითი ელემენტია, ამიტომ ვფიქრობთ, რომ პეპტიდების სინთეზი შეიძლება ყოფილიყო ბუნებრივი ციკლის ნაწილი, რომელიც ხდებოდა სიცოცხლის ადრეულ ევოლუციაში.”
„ეს არის პირველი შემთხვევა, როდესაც დადასტურდა, რომ პეპტიდები წარმოიქმნება წყალში ამინომჟავების გამოყენების გარეშე, შედარებით რბილი პირობების გამოყენებით, რომელიც სავარაუდოდ ხელმისაწვდომი იქნება პრიმიტიულ დედამიწაზე“, დასძინა თანაავტორმა დოქტორმა საიდულ ისლამმა.
ამ აღმოჩენებს შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელოვანი გავლენა აბიოგენეზის შესწავლაზე, ისევე როგორც ექსტრამზის პლანეტებზე სიცოცხლის ძიებაზე. ისინი ასევე შეიძლება სასარგებლო იყოს სინთეზური ქიმიის სფეროში, რადგან ამიდური ბმის ფორმირება აუცილებელია სინთეზური, ბიოაქტიური მასალების წარმოებისთვის. ჩვეულებრივ ქიმიურ პროცესებთან შედარებით, რომლებიც გამოიყენება კომერციულად, ეს ახალი მეთოდი უფრო ეფექტური და ბევრად უფრო ეკონომიურია.
მხატვრის შთაბეჭდილება არქეის ეონზე დედამიწაზე. კრედიტი: სმიტსონიანი/პიტერ სოიერი
მომავალში, მკვლევარები ეძებენ თავიანთი კვლევების გაგრძელებას სხვა გზების მოძიებით, რომლითაც ამინონიტრილები შეიძლება გამოიწვიოს პეპტიდებში. ისინი ასევე ამჟამად იკვლევენ პეპტიდების ფუნქციურ თვისებებს, რომლებიც მათმა ექსპერიმენტმა წარმოადგინა, იმ იმედით, რომ უკეთ გაიგებენ, თუ როგორ შეეძლოთ დაეხმარონ მათ დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოქმნას. 4 მილიარდი წლის წინ.
მრავალი თაობის მცდელობის (და წარუმატებლობის) შემდეგ სიცოცხლის საშენი ბლოკების ხელახლა შექმნა, შეიძლება თუ არა, რომ მეცნიერები უბრალოდ უკუღმა მიდიოდნენ? და ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ორგანული ტექნოლოგია შეიძლება ახლოს იყოს? Მხოლოდ დრო გეტყვით…
