Die Frage, wie das Leben hier auf der Erde zum ersten Mal entstanden ist, ist ein Rätsel, das sich bis heute fortsetzt
Einer der entmutigendsten Aspekte des Rätsels hat mit Peptiden und Enzymen zu tun, die in eine Art „Henne-Ei“ -Situation geraten. Ein Forscherteam des University College London (UCL) hat kürzlich eine Studie durchgeführt, in der effektiv nachgewiesen wurde, dass sich unter bestimmten Bedingungen Peptide gebildet haben könnten
Die Studie, in der ihre Ergebnisse detailliert beschrieben werden, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur. Das Forschungsteam wurde von Dr. Matthew Powner, einem Leser für organische Chemie am UCL Department of Chemistry, geleitet und bestand aus Pierre Canavelli und Dr. Saidul Islam - beide Forscher der UCL-Abteilung für organische und biologische Chemie.
Wie Powner kürzlich in einem Interview mit UCL News den Zweck ihrer Studie erklärte:
„Peptide, die Ketten von Aminosäuren sind, sind ein absolut wesentliches Element allen Lebens auf der Erde. Sie bilden das Gewebe von Proteinen, die als Katalysatoren für biologische Prozesse dienen, benötigen jedoch selbst Enzyme, um ihre Bildung aus Aminosäuren zu steuern. Wir hatten also ein klassisches Henne-Ei-Problem - wie wurden die ersten Enzyme hergestellt? "
Wie sie in ihrer Studie zeigen, wurden in der Vergangenheit umfangreiche Forschungen durchgeführt, um herauszufinden, wie sich Peptide zuerst gebildet haben und die Entstehung von Leben ermöglichten. Alle bisherigen Forschungen konzentrierten sich jedoch eher auf Aminosäuren als auf die Reaktivität ihrer chemischen Vorläufer (bekannt als Aminonitrile).
Während Aminonitrile raue Bedingungen erfordern, um Aminosäuren zu bilden (typischerweise stark sauer oder alkalisch), müssen Aminosäuren mit Energie aufgeladen werden, um Peptide zu bilden. Die Forscher fanden jedoch einen Weg, diese beiden Schritte zu umgehen, indem sie zeigten, dass Peptide direkt aus energiereichen Aminonitrilen hergestellt werden können.
Ihre Methode nutzte die eingebaute Reaktivität von Aminonitrilen mit den anderen Molekülen, die Teil der Urumgebung der Erde waren. Das Verfahren bestand aus der Kombination von Schwefelwasserstoff mit Aminonitrilen und dem chemischen Substrat Ferricyanid ([Fe (CN)]6]3?) in Wasser, das Peptide ergab.
Dies zeigte, dass Aminonitrile in der Lage sind, die Bildung von Peptidbindungen in Wasser allein und leichter als Aminosäuren zu erreichen. Darüber hinaus zeigte sich, dass dies unter Bedingungen und Chemikalien geschehen kann, die bei Vulkanausbrüchen entgast werden und wahrscheinlich vor Milliarden von Jahren auf der Erde vorhanden waren. Pierre Canavelli, der Erstautor der Studie, sagte:
"Die kontrollierte Synthese als Reaktion auf Umwelt- oder interne Reize ist ein wesentliches Element der Stoffwechselregulation. Wir glauben daher, dass die Peptidsynthese Teil eines natürlichen Zyklus gewesen sein könnte, der in der sehr frühen Entwicklung des Lebens stattgefunden hat."
"Es ist das erste Mal, dass sich Peptide überzeugend ohne Verwendung von Aminosäuren in Wasser bilden, wobei relativ sanfte Bedingungen verwendet werden, die wahrscheinlich auf der primitiven Erde verfügbar sind", fügte Co-Autor Dr. Saidul Islam hinzu.
Diese Ergebnisse könnten erhebliche Auswirkungen auf die Untersuchung der Abiogenese sowie auf die Suche nach Leben auf extrasolaren Planeten haben. Sie können auch auf dem Gebiet der synthetischen Chemie nützlich sein, da die Bildung von Amidbindungen für die Herstellung von bioaktiven synthetischen Materialien wesentlich ist. Im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Verfahren, die kommerziell eingesetzt werden, ist diese neue Methode effizienter und kostengünstiger.
Mit Blick auf die Zukunft möchte das Forscherteam seine Studien fortsetzen, indem es andere Wege findet, wie Aminonitrile zu Peptiden führen können. Sie untersuchen derzeit auch die funktionellen Eigenschaften von Peptiden, die ihr Experiment in der Hoffnung hervorgebracht hat, besser zu verstehen, wie sie dazu beigetragen haben könnten, die Bildung von Leben auf der Erde auszulösen. Vor 4 Milliarden Jahren.
Nach vielen Generationen, in denen versucht (und gescheitert) wurde, die Bausteine des Lebens wiederherzustellen, könnte es sein, dass Wissenschaftler dies einfach getan haben
