€ 5.0920 →
|
$ 4.3641 →
|
Foto: Pixabay
Oamenii de știință cred că au descoperit în sfârșit originea vieții pe Pământ
Viața are nevoie de proteine pentru aproape orice – de la repararea celulelor până la apărarea sistemului imunitar. De multă vreme, oamenii de știință se întreabă cum au apărut primele proteine înainte ca celulele să dispună de o mașinărie complexă, scrie earth.com.
Acum, un nou studiu raportează o reacție simplă, prietenoasă cu apa, care leagă ingredientele timpurii în primele etape ale formării proteinelor. Cercetarea a fost coordonată de profesorul Matthew Powner de la University College London (UCL), chimist al cărui laborator studiază chimia prebiotică.
„La baza funcțională a vieții există o interacțiune complexă și inseparabilă între acizii nucleici și proteine, însă originea acestei relații rămâne un mister”, au scris autorii.
Echipa a arătat că ARN – molecula care stochează și transferă informația genetică și poate cataliza reacții – se poate lega chimic de aminoacizi.
Acești mici compuși alcătuiesc proteinele, iar legătura apare în condiții blânde, în apă. Cercetătorii au transformat aminoacizii într-o formă mai reactivă, cu energie suplimentară, apoi i-au legat de ARN într-un punct precis al moleculei, fără ajutorul enzimelor.
Reacția a preferat capetele ARN-ului dublu catenar, evitând astfel reacțiile chimice întâmplătoare care ar fi putut perturba secvențele.
Rezultatele au arătat randamente ridicate pentru mai mulți aminoacizi, inclusiv arginina legată de adenozină, cu un procent de până la 76%.
Un tiol este un compus care conține sulf, des întâlnit în metabolism, iar tioesterii rezultați din aceștia alimentează multe reacții din celulele moderne.
Folosirea tioesterilor are sens pentru Pământul timpuriu, deoarece aceștia reacționează în apă fără să se degradeze rapid, impulsionând astfel chimia necesară formării proteinelor.
Cercetări anterioare au arătat că panteteina – fragmentul activ al Coenzimei A, responsabil de numeroși tioesteri biologici – se poate forma în condiții prebiotice, în apă.
Această descoperire leagă chimia bogată în energie de modul în care ARN manipulează aminoacizii, făcând conexiunea dintre reacțiile metabolice și moleculele purtătoare de informație – exact puntea de care avea nevoie cercetarea asupra originii vieții.
Cercetătorii a descoperit un mecanism de comutare între două etape diferite. În prima, tioesterii favorizează atașarea aminoacizilor la ARN, formând aminoacil-ARN în apă la pH neutru. În a doua, transformarea în tioacizi și adăugarea unui oxidant blând au declanșat formarea legăturilor peptidice, producând peptidil-ARN cu randamente foarte mari.
Peptidele sunt lanțuri scurte de aminoacizi (de obicei între 2 și 50 unități), iar lanțurile mai lungi, care se pliază, formează proteine. Crearea peptidil-ARN-ului arată că aminoacizii legați de ARN pot fi extinși în lanțuri scurte – un pas necesar spre funcții similare proteinelor.
„Ceea ce este revoluționar e faptul că aminoacidul activat folosit în acest studiu este un tioester – un tip de moleculă derivată din Coenzima A, o substanță prezentă în toate celulele vii. Această descoperire ar putea lega metabolismul, codul genetic și construcția proteinelor”, a declarat dr. Jyoti Singh de la UCL Chemistry.
Chimia funcționează în apă la pH aproape neutru, ceea ce indică lacuri, bălți sau țărmuri umede, mai degrabă decât oceanul deschis. Concentrațiile moleculelor ar fi fost mai mari în acumulările mici de apă, iar mineralele le-ar fi putut organiza.
Ciclurile de înghețare și concentrare au ajutat, de asemenea. Cercetătorii au observat aminoacilarea eficientă în condiții de gheață eutectică la aproximativ -7°C. În acest mediu, gheața exclude sarea și concentrează solutele în saramuri, accelerând reacțiile fără reactivi agresivi.
„Este foarte probabil ca această reacție să fi avut loc pe Pământul timpuriu”, a spus profesorul Powner, subliniind cerințele blânde și compatibilitatea cu apa ale acestei chimii.
Celulele moderne își construiesc proteinele cu ajutorul ribozomului – o mașinărie ribonucleoproteică ce citește ARN-ul mesager și leagă aminoacizii cu ajutorul ARN-urilor de transfer.
Noua chimie oferă însă o cale prin care ARN-ul poate manipula aminoacizii fără proteine, rezolvând problema „oul sau găină” din originile vieții.
Un studiu anterior propunea o „lume ARN-peptidă”, în care ARN-ul și peptidele scurte ar fi co-evoluat, formând molecule hibride capabile să crească și să selecteze funcții. Rezultatele actuale arată o modalitate plauzibilă prin care ARN-ul ar fi putut dobândi și extinde aminoacizi în apă.
Codul genetic reprezintă setul de reguli care corelează tripletele de ARN cu aminoacizii. Prin preferința pentru atașarea la capetele ARN-ului și prin controlul în duplex, această chimie sugerează cum împerecherea specifică a secvențelor ar fi putut evolua ulterior în instrucțiuni codificate.
Cercetătorii indică necesitatea unor preferințe de secvență care să asocieze anumite secvențe ARN cu anumiți aminoacizi – pasul ce transformă chimia brută într-un cod incipient.
Succesul acestui proces ar arăta cum ARN-ul timpuriu ar fi putut folosi reguli simple pentru a forma secvențe de peptide, iar evoluția ulterioară a construit ribozomul și codul genetic modern. Studiul a fost publicat în revista Nature.
Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCNews și pe Google News
