مجموعه جدیدی از واکنش های شیمیایی ممکن است سرانجام چگونگی پیدایش حیات در زمین را آشکار کند

روزی روزگاری، زمانی که سیاره زمین بسیار جوان و تازه بود، هیچ نشانه ای از حیات در آن وجود نداشت. سپس، در جایی و به نحوی، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد و اجزای سازنده مولکولی اجداد اولیه ما ظاهر می شوند: اسیدهای آمینه و اسیدهای نوکلئیک، که به روشی درست در کنار هم قرار می گیرند و واکنش زنجیره ای را که منجر به آغاز زندگی می شود، ادامه می دهند.

ما هنوز از جزئیات این رویداد که میلیاردها سال پیش رخ داده است و هیچ اثری از آن در فسیل ها وجود ندارد، کاملا مطمئن نیستیم. اما دانشمندان از چه شیمی استفاده می کنند نقطه شروع آنها ادعا می کنند که مجموعه های جدیدی از واکنش های شیمیایی را کشف کرده اند که احتمالاً مسئول تشکیل بلوک های ساختمانی بیولوژیکی زمین هستند. رامانارایانان کریشنامورتی موسسه تحقیقاتی اسکریپس می گوید:

ما به مدل جدیدی برای توضیح انتقال از شیمی پری بیوتیک به شیمی زیستی رسیده ایم. این واکنش ها احتمالاً در ابتدا روی زمین اتفاق افتاده است.

بازسازی چگونگی پیدایش شیمی زیستی بسیار تجربی است. بر اساس داده های خود از فرآیندهای بیولوژیکی کنونی و کاربرد آنها در یک زمینه آزمایشگاهی، دانشمندان سعی می کنند فرآیندهای 7.3 میلیارد سال پیش را بر اساس شیمی اولیه بازسازی کنند.

شواهد نشان می دهد که سیانید یکی از مولکول های اولیه زمین بوده که امروزه سمی کشنده است. اما احتمالاً واسطه ای برای پیدایش حیات روی زمین بوده است. برخی از محققان در سراسر جهان در حال بررسی نقش سیانید در این فرآیند هستند. در اوایل امسال، کریشنامورتی و همکارانش نشان دادند که سیانید می تواند به راحتی مولکول های زیستی را در دمای اتاق و در محدوده ای از pH های مختلف تولید کند. علاوه بر این، با افزودن دی اکسید کربن، سرعت این فرآیند افزایش می یابد.

  اینتل احتمالاً کارت گرافیک های DG2 را با تاخیر در ماه مارس عرضه خواهد کرد

بنابراین محققان سعی کردند موفقیت خود را با ایجاد مولکول های بیولوژیکی پیچیده تر مانند اسیدهای آمینه تکرار کنند. زیرا تمام پروتئین های موجود در سلول های زنده حاوی این مولکول هستند. امروزه پیش نیازهای تشکیل اسیدهای آمینه، مولکول های آلفا استیک اسید هستند که با نیتروژن و آنزیم ها واکنش داده و اسیدهای آمینه تولید می کنند.

اگرچه اسیدهای آلفا لاکتیک احتمالاً در اوایل زمین وجود داشتند، آنزیم ها در آن زمان وجود نداشتند. در نتیجه، آمینو اسیدهای آن زمان ممکن است از آلدئیدها تشکیل شده باشند. با توجه به این فرضیه، این سوال مطرح می شود که چه زمانی اسید آلفاکتوئیک جایگزین آلدئید شده است.

به گفته کریشنامورتی و همکارانش، احتمالاً در این زمان بود که اسیدهای آلفا-اکتوئیک بدون نیاز به آنزیم اسیدهای آمینه را تشکیل دادند. آنها فرضیه خود را با اسیدهای آلفا کتو و البته سیانید اضافه کردند. زیرا بر اساس آزمایشات قبلی، سیانید یک محرک موثر برای واکنش های شیمیایی است که منجر به تولید مولکول های بیولوژیکی می شود.

آمونیاک یا ترکیب نیتروژن و هیدروژن نیز در اوایل زمین وجود داشت. این ترکیب نیز به فرضیه اضافه شد. لازم به ذکر است که قسمت پایانی نیاز به آزمون و خطای بیشتری دارد. اما طبق تحقیقات قبلی، دی اکسید کربن کلید اصلی این فرآیندها است. کریشنامورتی می گوید:

ما انتظار داشتیم محاسبه این ترکیب کار دشواری باشد. اما راحت تر از چیزی بود که فکر می کردیم. اگر به سادگی کتو اسید، سیانید و آمونیاک را با هم ترکیب کنید، به نتیجه مطلوب خواهید رسید. سپس با افزودن حتی مقدار کمی دی اکسید کربن، سرعت واکنش افزایش می یابد.

مقاله مرتبط:

نتایج کلی محققان نشان می دهد که دی اکسید کربن اصلی ترین ماده حیاتی برای پیدایش حیات روی زمین است. اما به شرطی که با مواد دیگر ترکیب شود. محققان دریافتند که محصول واکنش آنها مولکولی شبیه به ترکیبی به نام orotate است که در سلول های زنده تولید می شود. این مولکول یکی از اجزای سازنده اسیدهای نوکلئیک مانند DNA و RNA است.

  اپل احتمالا تا سال 2023 فروش آیفون را به عنوان یک سرویس اشتراکی آغاز خواهد کرد

نتایج تحقیقات جدید بسیار شبیه به واکنش هایی است که امروزه در سلول های زنده رخ می دهد. با توجه به این نتایج، دیگر نیازی به اثبات اینکه چرا آلفاکتواسیدها جایگزین آلدئیدها شدند، نیست. بنابراین، محققان به یک فرضیه احتمالی برای ظهور مولکول های پری بیوتیک می رسند. گام بعدی انجام آزمایش های بیشتر با سوپ شیمیایی به دست آمده و بررسی ظاهر سایر مولکول های پری بیوتیک است. این نتایج به بررسی احتمال یا عدم احتمال سناریوهای مختلف برای ظهور حیات بر روی زمین کمک می کند.

تحقیق مذکور در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.

دیدگاهتان را بنویسید