Cercetătorii de la UNSW Sydney au demarat un experiment cu adevărat ieșit din comun. În cadrul unor experimente de laborator, ei au creat reacțiile chimice care au dus la apariția vieții pe Pământ. Se joacă de-a Dumnezeu?
Cum a început viața? Cum au creat reacțiile chimice de pe Pământul timpuriu structuri complexe, autoreplicatoare, care s-au transformat în ființe vii așa cum le cunoaștem noi?
Quoc Phuong Tran, PhD Candidate in Prebiotic Chemistry, UNSW Sydney, spune, într-un studiu lansat recent, că potrivit unei școli de gândire, înainte de era actuală a vieții bazate pe ADN, a existat un fel de moleculă numită ARN (sau acid ribonucleic).
ARN-ul – care este și astăzi o componentă crucială a vieții – se poate replica singur și poate cataliza alte reacții chimice.
Dar moleculele de ARN în sine sunt realizate din componente mai mici numite ribonucleotide. Cum s-ar fi format aceste componente pe Pământul timpuriu și cum s-au combinat apoi în ARN?
ARN-ul primordial
Chimiștii încearcă să recreeze lanțul de reacții necesare pentru a forma ARN în zorii vieții, dar este o sarcină dificilă. Știm că orice reacție chimică care a creat ribonucleotidele trebuie să fi putut avea loc în mediul dezordonat și complicat găsit pe planeta noastră acum miliarde de ani.
Am studiat dacă este posibil ca reacțiile „autocatalitice” să fi jucat un rol. Acestea sunt reacții care produc substanțe chimice care încurajează aceeași reacție să se întâmple din nou, ceea ce înseamnă că se pot menține într-o gamă largă de circumstanțe.
În cea mai recentă lucrare a noastră, experții au integrat autocataliza într-o cale chimică bine-cunoscută de producere a elementelor constitutive ale ribonucleotidelor, ceea ce s-ar fi putut întâmpla în mod plauzibil cu moleculele simple și condițiile complexe întâlnite pe Pământul timpuriu.
Există Dumnezeu? Argumentul ontologic care tulbură lumea științei
Reacția formose
Reacțiile autocatalitice joacă roluri cruciale în biologie, de la reglarea bătăilor inimii noastre până la formarea modelelor pe scoici. De fapt, replicarea vieții însăși, în care o celulă ia nutrienți și energie din mediul înconjurător pentru a produce două celule, este un exemplu deosebit de complicat de autocataliză.
O reacție chimică numită reacția formose, descoperită pentru prima dată în 1861, este unul dintre cele mai bune exemple de reacție autocatalitică care ar fi putut avea loc pe Pământul timpuriu.
În esență, reacția formose începe cu o moleculă a unui compus simplu numit glicolaldehidă (format din hidrogen, carbon și oxigen) și se termină cu două. Mecanismul se bazează pe o aprovizionare constantă cu un alt compus simplu numit formaldehidă.
O reacție între glicolaldehidă și formaldehidă produce o moleculă mai mare, desprinzând fragmente care alimentează din nou reacția și o mențin în desfășurare. Cu toate acestea, odată ce formaldehida se termină, reacția se oprește, iar produsele încep să se degradeze din molecule complexe de zahăr în gudron.
Reacția de formoză are câteva ingrediente comune cu o cale chimică bine cunoscută pentru a produce ribonucleotide, cunoscută sub numele de calea Powner-Sutherland. Cu toate acestea, până acum nimeni nu a încercat să le conecteze pe cele două – și asta pe bună dreptate.
Reacția formose este cunoscută pentru faptul că este „neselectivă”. Acest lucru înseamnă că produce o mulțime de molecule inutile alături de produsele reale pe care le doriți.
O întorsătură autocatalitică în calea spre ribonucleotide
În cadrul studiului, cercetătorii au încercat să adăuge o altă moleculă simplă numită cianamidă la reacția de formoză. Acest lucru face posibil ca unele dintre moleculele fabricate în timpul reacției să fie „sifonate” pentru a produce ribonucleotide.
Reacția tot nu produce o cantitate mare de componente ribonucleotide. Cu toate acestea, cele pe care le produce sunt mai stabile și mai puțin susceptibile de a se degrada.
,,Ceea ce este interesant la studiul nostru este integrarea reacției formozei și a producției de ribonucleotide. Cercetările anterioare le-au studiat pe fiecare separat, ceea ce reflectă modul în care chimiștii se gândesc de obicei la fabricarea moleculelor”, a declarat Quoc Phuong Tran.
În general, chimiștii au tendința de a evita complexitatea pentru a maximiza cantitatea și puritatea unui produs. Cu toate acestea, această abordare reducționistă ne poate împiedica să investigăm interacțiunile dinamice dintre diferitele căi chimice.
Aceste interacțiuni, care se întâmplă pretutindeni în lumea reală în afara laboratorului, reprezintă, fără îndoială, puntea de legătură între chimie și biologie.
Misterul Il Separatio: Povestea rivalului lui Dumnezeu și a Satanei
Aplicații industriale
Autocataliza are, de asemenea, aplicații industriale. Atunci când adăugați cianamidă la reacția de formoză, un alt produs este un compus numit 2-aminooxazol, care este utilizat în cercetarea chimică și în producția multor produse farmaceutice.
Producția convențională de 2-aminooxazol utilizează adesea cianamidă și glicolaldehidă, aceasta din urmă fiind costisitoare. Dacă se poate obține folosind reacția formose, va fi nevoie doar de o cantitate mică de glicolaldehidă pentru a porni reacția, reducând astfel costurile.
Apariția vieții pe Pământ, un accident extraterestru? O nouă descoperire incredibilă
,,Laboratorul optimizează în prezent această procedură în speranța că putem manipula reacția autocatalitică pentru a face reacțiile chimice comune mai ieftine și mai eficiente, iar produsele farmaceutice mai accesibile. Poate că nu va fi la fel de important ca și crearea vieții însăși, dar credem că ar putea fi totuși util”, a mai spus cercetătorul.
O imagine NASA face furori pe internet. Este ,,mâna cosmică” a lui Dumnezeu?