En simpel mekanisme kunne have været afgørende for livets udvikling

Spørgsmålet om livets oprindelse forbliver et af de ældste ubesvarede videnskabelige spørgsmål. Et hold ved det tekniske universitet i München (TUM) har nu for første gang vist, at faseadskillelse er en ekstremt effektiv måde at kontrollere udvælgelsen af ​​kemiske byggesten og give fordele til visse molekyler.

Uden energi, celler kan ikke bevæge sig eller dele sig, og kan ikke opretholde selv basale funktioner såsom produktion af simple proteiner. Hvis energi mangler, mere komplekse forbindelser går hurtigt i opløsning, og det tidlige liv ville være døde med det samme.

Kemiker Job Boekhoven og hans team på TUM er nu lykkedes med at bruge faseadskillelse til at finde en mekanisme i simple molekyler, der gør det muligt for ekstremt ustabile molekyler som dem, der findes i ursuppen, at have en højere grad af stabilitet. De kunne overleve længere, også selvom de skulle overleve en periode uden ekstern energiforsyning.

Princippet om enkelhed

Job Boekhoven og hans team ledte efter en simpel mekanisme med primitive molekyler, der kunne producere naturtro egenskaber. "Højst sandsynlig, molekyler var enkle i ursuppen, " siger Boekhoven. Forskerne undersøgte, hvad der skete, da de fodrede forskellige carboxylsyremolekyler med højenergicarbodiimidkondenseringsmidler, dermed bringe dem ud af ligevægt.

Reaktionen frembragte ustabile anhydrider. For det meste, disse ikke-ligevægtsprodukter opløses hurtigt igen i carboxylsyrer. Forskerne viste, at de anhydrider, der overlevede længst, var dem, der kunne danne en slags oliedråber i det vandige miljø.

Molekyler i garagen

Effekten kan også ses eksternt - den oprindeligt klare opløsning blev mælkeagtig. Manglen på vand i oliedråberne gav beskyttelse, fordi anhydrider har brug for vand for at desintegrere tilbage til carboxylsyrer.

Boekhoven forklarer princippet om faseadskillelse med en analogi:"Forestil dig en gammel og rusten bil. Lad den stå udenfor i regnen, og det fortsætter med at ruste og nedbrydes, fordi rust accelereres af vand. Sæt den i garagen, og det holder op med at ruste, fordi du adskiller det fra regnen."

På en måde, en lignende proces sker i ursuppeeksperimentet. Inde i oliedråben (garage) med de langkædede anhydridmolekyler er der intet vand, så dets molekyler overlever længere. Hvis molekylerne konkurrerer med hinanden om energi, dem, der kan beskytte sig selv ved at danne oliedråber, er mere tilbøjelige til at overleve, mens deres konkurrenter bliver hydrolyseret.

Næste mål:levedygtige informationsbærere

Da mekanismen for faseadskillelse er så enkel, det kan muligvis udvides til andre typer molekylære aggregationer med naturtro egenskaber, såsom DNA, RNA eller selvdelerende vesikler. Undersøgelser har vist, at disse bobler kan dele sig spontant. "Snart håber vi at forvandle primitiv kemi til en selvreplikerende informationsbærer, der til en vis grad er beskyttet mod forfald, «siger Boekhoven.