Οι χημικοί στο Ινστιτούτο Ερευνών Scripps (TSRI) έχουν βρει μια ένωση που μπορεί να ήταν καθοριστικός παράγοντας για την προέλευση της ζωής στη Γη.
Οι ερευνητές της προέλευσης της ζωής έχουν υποθέσει ότι μια χημική αντίδραση που ονομάζεται φωσφορυλίωση μπορεί να ήταν ζωτικής σημασίας για τη συναρμολόγηση τριών βασικών συστατικών σε πρώιμες μορφές ζωής: σύντομες δέσμες νουκλεοτιδίων για την αποθήκευση γενετικών πληροφοριών, μικρές αλυσίδες αμινοξέων (πεπτίδια) για να κάνουν κύρια εργασία των κυττάρων και των λιπιδίων για να σχηματίσουν δομές εγκλεισμού όπως τα κυτταρικά τοιχώματα. Ωστόσο, κανείς δεν βρήκε ποτέ έναν παράγοντα φωσφορυλίωσης ο οποίος ήταν ευλόγως παρόν στην πρώιμη Γη και θα μπορούσε να παράγει αυτές τις τρεις κατηγορίες μορίων δίπλα-δίπλα υπό τις ίδιες ρεαλιστικές συνθήκες.
Οι χημικοί της TSRI έχουν πλέον αναγνωρίσει ακριβώς μια τέτοια ένωση: το διαμινοφωσφορικό (DAP).
«Προτείνουμε μια χημεία φωσφορυλίωσης που θα μπορούσε να έχει προκαλέσει όλα στην ίδια θέση, τα ολιγονουκλεοτίδια, τα ολιγοπεπτίδια και τις δομές που μοιάζουν με κύτταρα, για να τις περικλείσουν», ανέφερε ο συγγραφέας Ramanarayanan Krishnamurthy, αναπληρωτής καθηγητής χημείας στο TSRI. «Αυτό με τη σειρά του θα είχε επιτρέψει άλλες χημικές ουσίες που δεν ήταν δυνατές πριν, ενδεχομένως οδηγώντας στην πρώτη απλή κυτταρική βάση ζωντανών οργανισμών».
Άλλοι ερευνητές έχουν περιγράψει χημικές αντιδράσεις που θα μπορούσαν να έχουν επιτρέψει τη φωσφορυλίωση προ-βιολογικών μορίων στην πρώιμη Γη. Αλλά αυτά τα σενάρια έχουν εμπλέξει διαφορετικούς παράγοντες φωσφορυλίωσης για διαφορετικούς τύπους μορίων, καθώς και διαφορετικά και συχνά ασυνήθιστα περιβάλλοντα αντίδρασης.
Ο ίδιος και η ομάδα του, συμπεριλαμβανομένων των συνεργατών συγγραφέων την, τον και την, όλοι τους είναι μεταδιδακτορικοί συνεργάτες στο TSRI και έδειξαν πρώτα ότι το DAP θα μπορούσε να φωσφορυλιώσει κάθε ένα από τα τέσσερα δομικά στοιχεία νουκλεοσιδίου του RNA στο νερό ή σε μια στρώση κάτω από ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και άλλων συνθηκών.
Με την προσθήκη του καταλυτικού ιμιδαζολίου, μιας απλής οργανικής ένωσης, η οποία ήταν ευλόγως παρούσα στην πρώιμη Γη, η δραστικότητα του DAP οδήγησε επίσης στην εμφάνιση βραχέων αλυσίδων τύπου RNA αυτών των φωσφορυλιωμένων δομικών στοιχείων. Επιπλέον, το DAP με νερό και ιμιδαζόλιο αποτελεσματικά φωσφορυλιούσε τα λιπιδικά δομικά στοιχεία της γλυκερίνης και των λιπαρών οξέων, οδηγώντας στην αυτοσύνθεση μικρών φωσφολιπιδικών καψουλών που ονομάζονται κυστίδια – ( σε πρωτόγονες εκδοχές κυττάρων).
Ο Krishnamurthy και οι συνάδελφοί του έχουν δείξει προηγουμένως ότι το DAP μπορεί να φωσφορυλιώσει αποτελεσματικά μια ποικιλία απλών σακχάρων και έτσι να βοηθήσει στην κατασκευή υδατανθράκων που περιέχουν φωσφόρο που θα είχαν εμπλακεί σε μορφές πρώιμης ζωής. Το νέο τους έργο υποδηλώνει ότι το DAP θα μπορούσε να έχει έναν πολύ πιο κεντρικό ρόλο στην προέλευση της ζωής. Η σημασία του DAP στην εκκίνηση της ζωής στη Γη θα ήταν δύσκολο να αποδειχθεί αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια μετά το γεγονός. Ωστόσο, ο Krishnamurthy σημείωσε ότι βασικές πτυχές της χημείας του μορίου εξακολουθούν να υπάρχουν στη σύγχρονη βιολογία.
Ο Krishnamurthy σχεδιάζει τώρα να ακολουθήσει αυτούς τους οδηγούς και έχει επίσης συνεργαστεί με γεωχημικούς της πρώιμης γης για να προσπαθήσει να εντοπίσει πιθανές πηγές DAP ή παρόμοιες ενώσεις φωσφόρου-αζώτου που ήταν στον πλανήτη πριν από τη ζωή.
«Mπορεί να ήταν μεταλλικά στοιχεία για την πρώιμη Γη που κυκλοφόρησε αυτές τις ενώσεις φωσφόρου, αζώτου υπό τις κατάλληλες συνθήκες», είπε. «Οι αστρονόμοι έχουν βρει ενδείξεις για τις ενώσεις φωσφόρου-αζώτου στο αέριο και τη σκόνη του διαστρικού διαστήματος, έτσι είναι σίγουρα εύλογο ότι τέτοιες ενώσεις ήταν παρούσες στην πρώιμη Γη και έπαιξε ρόλο στην εμφάνιση των πολύπλοκων μορίων της ζωής».
Πηγή μελέτης:
Αναφορά στο Επιστημονικό Άρθρο: Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik, Megha Karki, Eun-Kyong Kim, Ramanarayanan Krishnamurthy. Phosphorylation, oligomerization and self-assembly in water under potential prebiotic conditions. Δημοσιευμένο στο Nature Chemistry, 2017
