Forbindelse, der er vital for alt liv, har sandsynligvis spillet en rolle i livets oprindelse, tyder på en synteseundersøgelse

En kemisk forbindelse, der er essentiel for alle levende ting, er blevet syntetiseret i et laboratorium under forhold, der kunne have fundet sted på den tidlige Jord, hvilket tyder på, at den spillede en rolle i livets begyndelse, finder en ny undersøgelse ledet af forskere fra University College London.

Forbindelsen, pantethein, er det aktive fragment af Coenzym A. Det er vigtigt for stofskiftet - de kemiske processer, der opretholder liv. Tidligere undersøgelser formåede ikke at syntetisere pantethein effektivt, hvilket førte til antydninger om, at det var fraværende ved livets oprindelse.

I den nye undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Science , skabte forskerholdet forbindelsen i vand ved stuetemperatur ved hjælp af molekyler dannet af hydrogencyanid, som sandsynligvis var rigeligt på den tidlige jord.

Når først det er dannet, sagde forskerne, er det nemt at forestille sig, hvordan pantethein kunne have hjulpet kemiske reaktioner, der førte fra simple forløbere for protein- og RNA-molekyler til de første levende organismer - et øjeblik, der menes at have fundet sted for 4 milliarder år siden.

Undersøgelsen udfordrer synspunktet blandt nogle forskere på området, at vand er for ødelæggende til, at liv kan opstå i det, og at liv mere sandsynligt stammer fra bassiner, der med jævne mellemrum tørrede ud.

De drev reaktionerne, der producerede pantethein, var energirige molekyler kaldet aminonitriler, som er tæt kemisk beslægtet med aminosyrer, byggestenene i proteiner og livet.

Medlemmer af det samme hold, ledet af professor Matthew Powner (UCL Chemistry), har allerede brugt lignende kemi drevet af aminonitriler til at demonstrere, hvordan andre vigtige biologiske ingredienser kunne skabes ved livets oprindelse, herunder peptider (proteinskabende kæder af aminosyrer). ) og nukleotider (byggestenene i RNA og DNA).

Professor Powner, seniorforfatter af papiret, sagde:"Denne nye undersøgelse er yderligere bevis på, at biologiens grundlæggende strukturer, de primære molekyler, som biologien er bygget af, er disponeret for at dannes gennem nitrilkemi.

"Den lethed, hvormed forskellige klasser af biologiske molekyler kan fremstilles ved hjælp af nitriler, har overbevist mig om, at de grundlæggende molekyler i biologi dukkede op, snarere end at livet blev gået forud af et molekyle såsom RNA, og der var en 'RNA-verden' før livet begyndte. ved siden af ​​hinanden - et netværk af RNA'er, proteiner, enzymer og cofaktorer, der fører til de første levende organismer.

"Vores fremtidige arbejde vil se på, hvordan disse molekyler kom sammen, hvordan pantetheinkemi taler med RNA-, peptid- og lipidkemi for eksempel, for at levere kemi, som de individuelle molekyleklasser ikke kunne levere i isolation."

Et bemærkelsesværdigt tidligere forsøg på at syntetisere pantetheine blev lavet i 1995 af den afdøde amerikanske kemiker Stanley Miller, som havde startet livets oprindelses-eksperimenter tre årtier tidligere og skabte aminosyrer fra fire simple kemikalier i glasrør.

Men i det senere 1995-eksperiment var udbyttet af pantethein meget lavt og krævede ekstremt høje koncentrationer af kemikalier, der var blevet tørret ud og forseglet i et lufttæt rør, før de blev opvarmet til 100°C.

Dr. Jasper Fairchild (UCL Chemistry), en hovedforfatter af undersøgelsen, som udførte arbejdet som en del af sin ph.d., sagde:"Den største forskel mellem Millers undersøgelse og vores er, at Miller forsøgte at bruge syrekemi, vi brugte nitriler Det er nitrilerne, der bringer energien og selektiviteten, vores reaktioner løber bare i vand og producerer høje udbytter af pantethein med relativt lave koncentrationer af nødvendige kemikalier.

Professor Powner tilføjede:"Det var blevet antaget, at du skulle lave disse molekyler af syrer, fordi det at bruge syrer ser ud til at være biologisk, og det er det, vi bliver undervist i i skolen og på universitetet. Vi lærer, at peptider er lavet af aminosyrer." P>

"Vores arbejde tyder på, at denne konventionelle opfattelse har ignoreret en væsentlig ingrediens, den energi, der kræves for at skabe nye bindinger. Reaktionerne ser lidt anderledes ud med nitriler, men slutprodukterne - de grundlæggende enheder af biologi - kan ikke skelnes mellem, om de dannes gennem syre- eller nitrilkemi. "

Mens papiret udelukkende fokuserer på kemien, sagde forskerholdet, at de reaktioner, de påviste, sandsynligvis kunne have fundet sted i puljer eller søer af vand på den tidlige Jord (men ikke sandsynligt i havene, da koncentrationerne af kemikalierne sandsynligvis ville være for for fortyndet).

Flere oplysninger: Jasper Fairchild et al., Præbiotisk plausibel kemoselektiv pantetheinsyntese i vand, Science (2024). DOI:10.1126/science.adk4432. www.science.org/doi/10.1126/science.adk4432

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af University College London