Spørgsmålet om, hvordan liv først opstod her på Jorden, er et mysterium, der fortsætter med at undvige videnskabsmænd. På trods af alt, hvad forskerne har lært af fossiloptegnelser og geologisk historie, vides det stadig ikke, hvordan organisk liv opstod fra uorganiske elementer (en proces kendt som abiogenese) for milliarder af år siden.
Et af de mere skræmmende aspekter af mysteriet har at gøre med peptider og enzymer, som falder ind i noget af en 'kylling og æg'-situation. For at adressere dette har et team af forskere fra University College London (UCL) for nylig gennemførte en undersøgelse som effektivt demonstrerede, at peptider kunne have dannet sig under forhold analoge med den oprindelige Jord.
Undersøgelsen, der beskriver deres resultater, blev for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskriftNatur.Forskerholdet blev ledet af Dr. Matthew Powner, en læser af organisk kemi ved UCLs afdeling for kemi, og omfattede Pierre Canavelli og Dr. Saidul Islam - som begge er forskere med UCLs sektion for organisk og biologisk kemi.
Den sekvens, hvor aminosyrer og peptider samles for at danne organiske celler. Kredit: peptidesciences.com
Som Powner forklarede formålet med deres undersøgelse i et nyligt interview med UCL News:
»Peptider, som er kæder af aminosyrer, er et helt essentielt element i alt liv på Jorden. De danner strukturen af proteiner, der tjener som katalysatorer for biologiske processer, men de kræver selv enzymer for at kontrollere deres dannelse fra aminosyrer. Så vi har haft et klassisk kylling-og-æg-problem – hvordan blev de første enzymer lavet?”
Som de angiver i deres undersøgelse, har betydelig forskning tidligere været dedikeret til at finde ud af, hvordan peptider først blev dannet og tillod fremkomsten af liv. Al tidligere forskning har dog fokuseret på aminosyrer snarere end reaktiviteten af deres kemiske prækursorer (kendt som aminonitriler).
Hvor aminonitriler kræver barske forhold for at danne aminosyrer (typisk stærkt sure eller basiske), skal aminosyrer genoplades med energi for at danne peptider. Forskerne fandt dog en måde at omgå begge disse trin ved at demonstrere, at peptider kunne fremstilles direkte fra energirige aminonitriler.
Deres metode udnyttede den indbyggede reaktivitet af aminonitriler med de andre molekyler, der var en del af Jordens oprindelige miljø. Processen bestod i at kombinere svovlbrinte med aminonitriler og det kemiske substrat ferricyanid ([Fe(CN)6]3?)i vand, hvilket gav peptider.
Hvad dette viste var, at aminonitriler er i stand til at opnå peptidbindingsdannelse i vand helt på egen hånd og med større lethed end aminosyrer. Derudover viste det, at dette kunne finde sted under forhold og kemikalier, der udgasses under vulkanudbrud, og som sandsynligvis var til stede på Jorden for milliarder af år siden. Sagde Pierre Canavelli, den første forfatter til undersøgelsen:
'Kontrolleret syntese, som reaktion på miljømæssige eller interne stimuli, er et væsentligt element i metabolisk regulering, så vi tror, at peptidsyntese kunne have været en del af en naturlig cyklus, der fandt sted i den meget tidlige udvikling af livet.'
'Dette er første gang, at peptider på overbevisende måde er blevet vist at dannes uden at bruge aminosyrer i vand, under anvendelse af relativt blide forhold, der sandsynligvis vil være tilgængelige på den primitive jord,' tilføjede medforfatter Dr. Saidul Islam.
Disse resultater kan have betydelige konsekvenser for studiet af abiogenese, såvel som søgen efter liv på planeter udenfor solen. De kan også være nyttige inden for syntetisk kemi, eftersom amidbindingsdannelse er afgørende for fremstillingen af syntetiske materialer, bioaktive. Sammenlignet med konventionelle kemiske processer, der anvendes kommercielt, er denne nye metode mere effektiv og meget mere omkostningseffektiv.
Kunstnerens indtryk af den arkæiske eon på jorden. Kredit: Smithsonian/Peter Sawyer
Når vi ser fremad, søger forskerholdet at fremme deres studier ved at finde andre måder, hvorpå aminonitriler kan føre til peptider. De er også i gang med at undersøge de funktionelle egenskaber af peptider, som deres eksperiment producerede i håbet om bedre at forstå, hvordan de kunne have været med til at udløse dannelsen af liv på Jorden ca. 4 milliarder år siden.
Efter mange generationers forsøg (og undladt) at genskabe livets byggesten, kan det være, at videnskabsmænd simpelthen har gået baglæns om det? Og betyder det, at organisk teknologi kan være lige rundt om hjørnet? Det vil tiden vise…
