RAPORT

Tusk kontra Tusk

Zagadka powstania życia na Ziemi rozwikłana?

Cząstki elementarne zdołały utworzyć DNA, bez którego nie byłoby życia (fot. ABM)
Cząstki elementarne zdołały utworzyć DNA, bez którego nie byłoby życia (fot. ABM)

Z mieszaniny cyjanku, amoniaku i dwutlenku węgla może powstawać budulec białek i DNA – odkryli naukowcy z Instytutu Scripps Research. Wyniki ich prac przedstawił portal TVP Nauka.

Skoki temperatur a wielkie globalne wymierania. Naukowcy znają zależność

Istnieje silna zależność między skalą wymierania organizmów a globalną zmianą temperatury - informują naukowcy na łamach pisma „Biogeosciences”.

zobacz więcej

Powstanie życia na Ziemi nadal pozostaje tajemnicą, pomimo wielu teorii starających się wyjaśnić ten fenomen. Przed miliardami lat Ziemia wyglądała inaczej niż obecnie. Na planecie nie było życia. Te powstawało przez miliony lat. Według najbardziej prawdopodobnej teorii, życie pojawiło się w tak zwanej zupie prebiotycznej, mieszaninie związków organicznych, z których narodziło się życie – wskazuje portal TVP Nauka.

Naukowcy przez wiele lat zastanawiali się, w jaki sposób cząsteczki przekształciły się w związki dające początek życiu. Obecne badanie wskazuje, że to cyjanek, amoniak i dwutlenek węgla, które powszechnie występowały na pradawnej Ziemi, mogły przyczynić się do powstania aminokwasów i kwasów nukleinowych stanowiących budulec białek i DNA.

– Odkryliśmy nowe wytłumaczenie przekształcenia chemii prebiotycznej w biotyczną – mówi dr Ramanarayanan Krishnamurthy z Instytutu Scripps Research. Dowodzi przy tym, że opisane reakcje chemiczne mogły zachodzić na wczesnej Ziemi. To te reakcje miały spowodować, że z organicznych związków chemicznych zaczęły tworzyć się żywe organizmy.

Wcześniej grupa badawcza dr. Krishnamurthy’ego wykazała, jak cyjanek umożliwia reakcje chemiczne, które zamieniają cząsteczki prebiotyczne i wodę w podstawowe komponenty organiczne niezbędne dla życia. W przeciwieństwie do poprzednio proponowanych reakcji, te nowe zachodziły w temperaturze pokojowej z szerokim zakresem kwasowości. Badacze chcieli więc wiedzieć, czy w tych samych warunkach mogłyby powstać aminokwasy, czyli cząsteczki bardziej złożone.

Twoje INFO - kontakt z TVP INFO
Obecnie aminokwasy powstają z tak zwanych kwasów α-keto wykorzystujących zarówno azot, jak i wyspecjalizowane białka zwane enzymami. To one regulują szybkość zachodzenia reakcji chemicznych. Badacze odkryli, że kwasy α-keto istniały na wczesnej Ziemi. Wcześniej jednak sądzono, że aminokwasy powstały z zupełnie innych cząsteczek – aldehydów. Powodem, dla którego tak myślano, było to, że wówczas nie istniały jeszcze enzymy. To doprowadziło do dyskusji, w jaki sposób i kiedy nastąpiła zamiana aldehydów, grupy związków chemicznych o określonej budowie na kwasy α-keto, które są kluczowym składnikiem aminokwasów.

Wrocław. Skonstruowano stanowisko fotowoltaiczne, które wytwarza wodór

Stanowisko fotowoltaiczne wyposażone w część do wytwarzania, magazynowania i zagospodarowania wodoru skonstruowali studenci Politechniki...

zobacz więcej

Potrzebny azot


Po sukcesie uzyskania innych reakcji chemicznych z cyjanku, badacze podejrzewają, że nawet mimo braku enzymów cząsteczka może pomagać w zamianie kwasów α-keto w aminokwasy. Wiadomo, że do reakcji potrzebna jest forma azotu. Naukowcy dodali więc do związku amoniak. To forma azotu obecna na wczesnej Ziemi. Następnie metodą prób i błędów odkryto, trzeci kluczowy składnik – dwutlenek węgla. Ta mieszanina zaczęła szybko tworzyć aminokwasy.

– Zakładaliśmy, że powstanie aminokwasów będzie trudniejsze, ale okazało się prostsze niż sądziliśmy – tłumaczy Krishnamurthy. Wskazuje, że aminokwas powstaje już w przypadku mieszania jedynie kwasu keto, cyjanku i amoniaku. Dwutlenek węgla przyspiesza reakcję. Nowa reakcja jest stosunkowo podobna do tego, co dzieje się dzisiaj wewnątrz komórek. Wyjątkiem jest zastosowanie cyjanku zamiast białka. Ale nadal wydaje się prawdopodobnym źródłem wczesnego życia w przeciwieństwie do innych reakcji – oceniono.

Co więcej, badacze odkryli, że dodatkowym produktem reakcji jest orotan, poprzednik nukleotydów budujących DNA i RNA, czyli kwasy nukleinowe będące podstawowym budulcem życia i nośnikiem informacji genetycznej. To sugeruje, że ta sama zupa prebiotyczna w odpowiednich warunkach mogła być przyczynkiem do powstania wielu cząsteczek jako niezbędnych składników życia.

Kolejnym krokiem naukowców będzie kontynuacja badań nad rodzajem chemii, która może wyłonić się z opisywanej mieszaniny. Czy na przykład aminokwasy mogą zapoczątkować formowanie się małych białek? Czy białka mogą potem zaczynać zachowywać się jak enzymy, aby tworzyć więcej aminokwasów? To pytania, na które badacze zamierzają znaleźć odpowiedź.

Aplikacja mobilna TVP INFO na urządzenia mobilne Aplikacja mobilna TVP INFO na urządzenia mobilne
źródło:
Zobacz więcej