السؤال عن كيفية ظهور الحياة لأول مرة هنا على الأرض هو لغز لا يزال مستمرا
أحد الجوانب الأكثر روعة للغموض يتعلق بالببتيدات والإنزيمات ، التي تقع في حالة من حالات "الدجاج والبيض". ولمعالجة ذلك ، أجرى فريق من الباحثين من كلية لندن الجامعية (UCL) مؤخرًا دراسة أظهرت بشكل فعال أن الببتيدات يمكن أن تكونت في ظروف
الدراسة التي تفصل نتائجها تم نشرها مؤخرًا في المجلة العلمية طبيعة. وقاد فريق البحث الدكتور ماثيو باونر ، قارئ الكيمياء العضوية بقسم الكيمياء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، وضم بيير كانافيلي والدكتور سعيد الإسلام - وكلاهما باحثان بقسم الكيمياء العضوية والبيولوجية بجامعة كاليفورنيا.
كما أوضح باونر الغرض من دراستهم في مقابلة أخيرة مع UCL News:
"الببتيدات ، وهي سلاسل من الأحماض الأمينية ، هي عنصر أساسي للغاية في جميع أشكال الحياة على الأرض. إنها تشكل نسيج البروتينات ، التي تعمل كمحفزات للعمليات البيولوجية ، ولكنها تتطلب نفسها إنزيمات للتحكم في تكوينها من الأحماض الأمينية. لذلك كانت لدينا مشكلة كلاسيكية في الدجاج والبيض - كيف تم صنع الإنزيمات الأولى؟ "
كما يشيرون في دراستهم ، تم تخصيص بحث كبير في الماضي لاكتشاف كيف تشكلت الببتيدات لأول مرة وسمحت بظهور الحياة. ومع ذلك ، فقد ركزت جميع الأبحاث السابقة على الأحماض الأمينية ، بدلاً من تفاعل السلائف الكيميائية الخاصة بها (المعروفة باسم aminonitriles).
في حين أن الأمينات النتريرية تتطلب ظروفًا قاسية لتكوين الأحماض الأمينية (عادة ما تكون حمضية أو قلوية بشدة) ، يجب إعادة شحن الأحماض الأمينية بالطاقة لتكوين الببتيدات. ومع ذلك ، وجد الباحثون طريقة لتجاوز هاتين الخطوتين من خلال إثبات أن الببتيدات يمكن أن تصنع مباشرة من أمينيتريلات غنية بالطاقة.
استفادت طريقتهم من التفاعل المدمج للأمينونيتريل مع الجزيئات الأخرى التي كانت جزءًا من البيئة البدائية للأرض. اشتملت العملية على دمج كبريتيد الهيدروجين مع أمينو نيتريل والركيزة الكيميائية ferricyanide ([Fe (CN)6]3?) في الماء الذي ينتج الببتيدات.
ما أظهره هذا هو أن aminonitriles قادرة على تحقيق تكوين رابطة الببتيد في الماء بمفردها ، وبسهولة أكبر من الأحماض الأمينية. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت أن هذا يمكن أن يحدث وسط الظروف والمواد الكيميائية التي يتم تفريغها خلال الثورات البركانية والتي كانت موجودة على الأرجح على الأرض قبل مليارات السنين. قال بيير كانافيلي ، المؤلف الأول للدراسة:
"التوليف المحكوم ، استجابة للمنبهات البيئية أو الداخلية ، هو عنصر أساسي في تنظيم التمثيل الغذائي ، لذلك نعتقد أن تخليق الببتيد يمكن أن يكون جزءًا من دورة طبيعية حدثت في التطور المبكر جدًا للحياة".
وأضاف المؤلف المشارك الدكتور سعيد إسلام: "هذه هي المرة الأولى التي يظهر فيها الببتيدات بشكل مقنع أنها تتشكل دون استخدام الأحماض الأمينية في الماء ، وذلك باستخدام ظروف لطيفة نسبيًا من المحتمل أن تكون متاحة على الأرض البدائية".
يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار مهمة على دراسة التولد الأحيائي ، وكذلك البحث عن الحياة على الكواكب خارج المجموعة الشمسية. قد تكون مفيدة أيضًا في مجال الكيمياء الاصطناعية حيث أن تكوين رابطة الأميد ضروري لتصنيع المواد الاصطناعية النشطة بيولوجيًا. مقارنة بالعمليات الكيميائية التقليدية المستخدمة تجاريًا ، تعد هذه الطريقة الجديدة أكثر كفاءة وأكثر فعالية من حيث التكلفة.
واستشرافا للمستقبل ، يتطلع فريق البحث إلى مواصلة دراستهم من خلال إيجاد طرق أخرى يمكن أن تؤدي فيها aminonitriles إلى الببتيدات. كما أنهم يبحثون حاليًا في الخصائص الوظيفية للببتيدات التي أنتجتها تجربتهم على أمل فهم أفضل للكيفية التي يمكن أن تساعد في تحفيز تكوين الحياة على الأرض كاليفورنيا. منذ 4 مليار سنة.
بعد عدة أجيال من محاولة (وفشل) إعادة بناء اللبنات الأساسية للحياة ، هل يمكن أن يكون العلماء ببساطة يقومون بذلك
