مجموعه جدیدی از واکنش‌های شیمیایی می‌تواند در نهایت چگونگی شروع زندگی در زمین را توضیح دهد

مجموعه جدیدی از واکنش‌های شیمیایی می‌تواند در نهایت چگونگی شروع زندگی در زمین را توضیح دهد

روزی روزگاری، زمانی که سیاره ما زمین بسیار جوان و بسیار جدید بود، حتی یک تکه حیات در آن یافت نمی شد.

سپس، در جایی، به نحوی، برخی از ویژگی های شیمی عجیب و غریب وجود داشت. این اتفاق افتاد، و بلوک‌های سازنده مولکولی اولین اجداد تک سلولی ما پدیدار شدند: اسیدهای آمینه و اسیدهای نوکلئیک که به درستی برای ادامه یک واکنش زنجیره‌ای که منجر به حیات می‌شد، کنار هم قرار گرفتند.

 

ما کاملاً از جزئیات این ظهور، که میلیاردها سال پیش رخ داد، و هیچ اثری در پرونده فسیلی باقی نگذاشته است، مطمئن نیستیم. اما دانشمندان با استفاده از آنچه از شیمی زمین اولیه می‌دانیم، مجموعه جدیدی از واکنش‌های شیمیایی را یافته‌اند که می‌توانست آن بلوک‌های ساختمانی بیولوژیکی را روی زمین، تمام آن سال‌ها پیش، ایجاد کند.

“ما به این موضوع رسیدیم. شیمیدان رامانارایانان کریشنامورتی از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس، گفت: با یک پارادایم جدید برای توضیح این تغییر از شیمی پری بیوتیک به شیمی زیستی. ما فکر می‌کنیم که نوع واکنش‌هایی که توصیف کردیم احتمالاً همان چیزی است که می‌توانست در زمین اولیه اتفاق بیفتد.»

بازسازی اینکه چگونه شیمی زیستی می‌تواند آشکار شود، عمدتاً تجربی است. دانشمندان آنچه را که از فرآیندهای بیولوژیکی کنونی می‌دانند، می‌گیرند و سعی می‌کنند قبل از ۳.۷ میلیارد سال پیش.

شواهد نشان می دهد که یکی از مولکول های موجود سیانید بود. مرگبار برای مصرف، اما احتمالا برای ظهور حیات بر روی زمین. نقش سیانور در این فرآیند توسط تعدادی از تیم ها در سراسر جهان بررسی شده است. اوایل سال جاری، کریشنامورتی و همکارانش نشان دادند که چگونه سیانید می تواند به راحتی مولکول های آلی اساسی را در دمای اتاق و در طیف وسیعی از شرایط pH تولید کند. با پرتاب مقداری دی اکسید کربن، این واکنش واقعاً سرعت می‌گیرد.

 

این باعث شد محققان به این فکر کنند که آیا می‌توانند موفقیت خود را در تلاش برای ایجاد مولکول‌های آلی پیچیده‌تر – اسیدهای آمینه تکرار کنند. که تمام پروتئین های موجود در سلول های زنده از آن تشکیل شده است.

امروزه، پیش سازهای آمینو اسیدها مولکول هایی به نام اسیدهای α-کتو هستند که با نیتروژن و آنزیم ها واکنش داده و اسیدهای آمینه تولید می کنند. اگرچه اسیدهای α-کتو احتمالاً در زمین اولیه وجود داشته اند، آنزیم ها وجود نداشته اند، که دانشمندان را به این نتیجه رسانده است که اسیدهای آمینه باید از پیش سازهایی به نام آلدئیدها تشکیل شده باشند. با این حال، این یک دسته سؤالات دیگر را ایجاد می کند، مانند زمانی که اسیدهای آلفا کتو به قدرت رسیدند.

کریشنامورتی و همکارانش فکر کردند که ممکن است مسیری وجود داشته باشد که از طریق آن اسیدهای α-کتو می توانند اسیدهای آمینه را بدون اسیدهای آمینه تشکیل دهند. حضور آنزیم ها آنها البته با اسیدهای α-کتو شروع کردند و سیانید را اضافه کردند، زیرا آزمایشات قبلی آنها نشان داد که این یک محرک موثر در واکنش های شیمیایی است که مولکول های آلی تولید می کند.

آمونیاک، ترکیبی از نیتروژن و هیدروژن نیز می باشد. موجود در زمین اولیه، در مرحله بعدی اضافه شد تا نیتروژن مورد نیاز را تامین کند. برای فهمیدن قسمت پایانی کمی آزمون و خطا طول کشید، اما، همانطور که محققان در کار قبلی خود دریافته بودند، کلید در نهایت دی اکسید کربن بود.

“ما انتظار داشتیم که این کار باشد. فهمیدن این موضوع بسیار دشوار است، و معلوم شد که حتی ساده‌تر از آن چیزی است که ما تصور می‌کردیم،” کریشنامورتی گفت. “اگر فقط کتو اسید، سیانید و آمونیاک را با هم مخلوط کنید، فقط همانجا می ماند. به محض اینکه دی اکسید کربن را اضافه کنید، حتی مقادیر کمی، سرعت واکنش افزایش می یابد.”

در ترکیب، نتایج کلی تیم انجام شد نشان می دهد که دی اکسید کربن یک عنصر حیاتی برای پیدایش حیات بر روی زمین بوده است – اما تنها زمانی که با سایر مواد ترکیب شود. این تیم همچنین کشف کردند که محصول جانبی واکنش های آنها مولکولی شبیه به ترکیبی است که در سلول های زنده به نام اوروتات تولید می شود. این یکی از اجزای سازنده اسیدهای نوکلئیک از جمله DNA و RNA است.

و نتایج این تیم بسیار شبیه به واکنش هایی است که در سلول های زنده امروزی انجام می شود، به این معنی که این یافته نیاز به توضیح را نفی می کند. چرا سلول ها از آلدهیدها به اسیدهای آلفا کتو تغییر می کنند؟ بنابراین تیم بر این باور است که یافته‌های آن‌ها سناریوی محتمل‌تری را برای ظهور مولکول‌های پری بیوتیک نسبت به فرضیه آلدئید نشان می‌دهد.

گام بعدی انجام آزمایش‌های بیشتر با سوپ شیمیایی آن‌ها است تا ببینیم چه مولکول‌های پری‌بیوتیک دیگری ممکن است پدیدار شوند. . به نوبه خود، این امر به اثبات معقول بودن و غیرقابل قبول بودن سناریوهای مختلف که آغاز فروتنانه همه حیات روی زمین را توصیف می‌کنند، کمک می‌کند.

این تحقیق در شیمی طبیعت.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.