Câu hỏi làm thế nào sự sống lần đầu tiên xuất hiện ở đây trên Trái đất là một bí ẩn tiếp tục
Một trong những khía cạnh đáng sợ hơn của bí ẩn có liên quan đến peptide và enzyme, rơi vào tình huống của một con gà và trứng gà. Giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học College London (UCL) gần đây đã thực hiện một nghiên cứu chứng minh hiệu quả rằng peptide có thể đã hình thành trong điều kiện
Nghiên cứu chi tiết phát hiện của họ đã được công bố gần đây trên tạp chí khoa học Thiên nhiên. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Matthew Powner, một Độc giả của Hóa học hữu cơ thuộc Khoa Hóa học UCL, và bao gồm Pierre Canavelli và Tiến sĩ Saidul Hồi giáo - cả hai đều là nhà nghiên cứu của Bộ phận Hóa học hữu cơ và Sinh học UCL.
Như Powner đã giải thích mục đích học tập của họ trong một cuộc phỏng vấn gần đây với UCL News:
Các Peptide, là chuỗi các axit amin, là một yếu tố hoàn toàn cần thiết cho mọi sự sống trên Trái đất. Chúng tạo thành cấu trúc của protein, đóng vai trò là chất xúc tác cho các quá trình sinh học, nhưng bản thân chúng đòi hỏi các enzyme để kiểm soát sự hình thành của chúng từ các axit amin. Vì vậy, chúng tôi đã có một vấn đề gà và trứng cổ điển - làm thế nào các enzyme đầu tiên được tạo ra?
Như họ chỉ ra trong nghiên cứu của họ, nghiên cứu đáng kể trong quá khứ đã được dành riêng để tìm hiểu làm thế nào peptide lần đầu tiên hình thành và cho phép sự xuất hiện của sự sống. Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu trước đây đã tập trung vào các axit amin, thay vì phản ứng của tiền chất hóa học của chúng (được gọi là aminonitril).
Trong khi aminonitriles đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt để tạo thành axit amin (điển hình là axit mạnh hoặc kiềm), axit amin cần được nạp lại bằng năng lượng để tạo thành peptide. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách bỏ qua cả hai bước này bằng cách chứng minh rằng peptide có thể được tạo ra trực tiếp từ các aminonitril giàu năng lượng.
Phương pháp của họ đã tận dụng khả năng phản ứng tích hợp của aminonitril với các phân tử khác là một phần của môi trường nguyên thủy Earth. Quá trình này bao gồm việc kết hợp hydro sunfua với aminonitril và chất nền hóa học ferricyanide ([Fe (CN)6]3?) trong nước, tạo ra peptide.
Điều này đã chứng minh rằng aminonitril có khả năng tự hình thành liên kết peptide trong nước và dễ dàng hơn các axit amin. Ngoài ra, nó cho thấy điều này có thể diễn ra trong điều kiện và các hóa chất đã cạn kiệt trong các vụ phun trào núi lửa và có khả năng xuất hiện trên Trái đất hàng tỷ năm trước. Pierre Canavelli, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết:
Tổng hợp có kiểm soát, đáp ứng với các kích thích của môi trường hoặc bên trong, là một yếu tố thiết yếu của sự điều hòa trao đổi chất, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng tổng hợp peptide có thể là một phần của chu kỳ tự nhiên diễn ra trong quá trình tiến hóa rất sớm của cuộc sống.
Đây là lần đầu tiên peptide được chứng minh một cách thuyết phục để hình thành mà không sử dụng axit amin trong nước, sử dụng các điều kiện tương đối nhẹ có khả năng có sẵn trên Trái đất nguyên thủy, tiến sĩ đồng tác giả Tiến sĩ Saidul cho biết.
Những phát hiện này có thể có ý nghĩa quan trọng đối với nghiên cứu về sự sinh sản, cũng như tìm kiếm sự sống trên các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Chúng cũng có thể hữu ích cho lĩnh vực hóa học tổng hợp vì sự hình thành liên kết amide là điều cần thiết để sản xuất vật liệu tổng hợp, hoạt tính sinh học. So với các quy trình hóa học thông thường được sử dụng thương mại, phương pháp mới này hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn nhiều.
Nhìn về phía trước, nhóm nghiên cứu đang tìm cách tiếp tục nghiên cứu của họ bằng cách tìm ra những cách khác trong đó aminonitril có thể dẫn đến peptide. Họ hiện cũng đang điều tra các tính chất chức năng của peptide mà thí nghiệm của họ tạo ra với hy vọng hiểu rõ hơn về cách họ có thể giúp kích hoạt sự hình thành sự sống trên Trái đất ca. 4 tỷ năm trước.
Sau nhiều thế hệ cố gắng (và thất bại) để tái tạo các khối xây dựng của sự sống, có thể các nhà khoa học đã đơn giản thực hiện nó
