Para ilmuwan menemukan reaksi kimia baru di “asal usul kehidupan”.

Empat miliar tahun yang lalu bumi tampak sangat berbeda dari sekarang, tanpa kehidupan dan tertutup oleh lautan luas. Kehidupan muncul dalam sup purba ini selama jutaan tahun. Para peneliti telah lama berteori bagaimana molekul datang bersama untuk memicu transisi ini. Sekarang ilmuwan Scripps Research telah menemukan serangkaian reaksi kimia baru yang menggunakan sianida, amonia dan karbon dioksida, semua dianggap umum di Bumi awal, untuk membentuk asam amino dan asam nukleat, blok bangunan protein dan DNA untuk menghasilkan.

“Kami telah merancang paradigma baru untuk menjelaskan pergeseran dari prebiotik ke kimia biotik,” kata Ramanarayanan Krishnamurthy, Ph.D., profesor kimia di Scripps Research dan penulis utama makalah baru, yang diterbitkan 28 Juli 2022 itu. di majalah kimia alami. “Kami pikir jenis reaksi yang kami gambarkan kemungkinan besar adalah apa yang terjadi bumi awal.”

Reaksi kimia yang baru ditemukan tidak hanya memberi para peneliti wawasan tentang kimia Bumi awal, tetapi juga berguna dalam kasus-kasus tertentu Proses pembuatanseperti B. pembuatan biomolekul berlabel khusus dari bahan awal yang murah.

Awal tahun iniKelompok Krishnamurthy menunjukkan bagaimana sianida dapat mengaktifkan reaksi kimia yang berputar molekul prebiotik dan air menjadi senyawa organik vital. Berbeda dengan reaksi yang diusulkan sebelumnya, reaksi ini bekerja pada suhu kamar dan pada rentang pH yang luas. Para peneliti bertanya-tanya apakah ada cara untuk membuat lebih banyak asam amino dalam kondisi yang sama molekul kompleks merakit protein di semua sel hidup yang dikenal.

Dalam sel saat ini, asam amino dibuat dari prekursor yang disebut asam -keto menggunakan nitrogen dan protein khusus yang disebut enzim. Para peneliti telah menemukan bukti bahwa asam -keto kemungkinan ada di awal sejarah Bumi. Namun, banyak yang berhipotesis bahwa sebelum munculnya kehidupan seluler, asam amino pasti dihasilkan dari prekursor yang sama sekali berbeda, aldehida, dan bukan dari asam -keto, karena enzim untuk melakukan konversi belum ada. Namun gagasan ini menimbulkan perdebatan tentang bagaimana dan kapan peralihan dari aldehida menjadi asam -keto sebagai bahan utama pembuatan asam amino terjadi.

Setelah kesuksesan mereka dengan sianida untuk mendorong orang lain reaksi kimia, Krishnamurthy dan rekan-rekannya berhipotesis bahwa sianida dapat membantu mengubah asam -keto menjadi asam amino tanpa enzim. Mengetahui bahwa nitrogen dibutuhkan dalam beberapa bentuk, mereka menambahkan amonia – suatu bentuk nitrogen yang akan ada di awal Bumi. Kemudian, melalui trial and error, mereka menemukan bahan utama ketiga: karbon dioksida. Dengan campuran ini, mereka dengan cepat mulai melihat pembentukan asam amino.

“Kami berharap ini cukup sulit untuk diketahui, dan ternyata lebih mudah dari yang kami bayangkan,” kata Krishnamurthy. “Jika Anda hanya mencampur keto asam, sianida dan amonia, itu hanya duduk di sana. Segera setelah Anda menambahkan karbon dioksida, bahkan dalam jumlah sedikit, reaksi semakin cepat.”

Karena respons baru relatif mirip dengan apa yang terjadi pada sel saat ini – selain didukung oleh sianida alih-alih protein – tampaknya menjadi sumber kehidupan awal daripada respons yang berbeda secara drastis, kata para peneliti. Penelitian ini juga membantu menyatukan dua sisi dari perdebatan lama tentang pentingnya karbon dioksida di awal kehidupan, yang mengarah pada kesimpulan. karbon dioksida adalah kuncinya, tetapi hanya dalam kombinasi dengan molekul lain.

Menyelidiki sup kimia mereka, kelompok Krishnamurthy menemukan bahwa produk sampingan dari reaksi yang sama adalah orotate, prekursor nukleotida yang membentuk DNA dan RNA. Ini menunjukkan bahwa hal yang sama sup purbadi bawah kondisi yang tepat bisa menghasilkan sejumlah besar molekul yang dibutuhkan untuk elemen kunci kehidupan.

“Selanjutnya, kami ingin menyelidiki lebih lanjut jenis kimia apa yang dapat muncul dari campuran ini,” kata Krishnamurthy. “Bisakah asam amino mulai membentuk protein kecil? Bisakah salah satu dari protein ini kembali dan mulai bertindak sebagai enzim untuk membuatnya lebih banyak? asam amino?”

Selain Krishnamurthy, penulis studi “Sintesis Prebiotik Asam -Amino dan Orotate dari -Ketoacids Mempotensiasi Transisi ke Jalur Metabolik yang Masih Ada” adalah Sunil Pulletikurti, Mahipal Yadav dan Greg Springsteen.