Forskare har i en ny förklaring till hur i hela friden kan utveckla liv

Den Historia av evolution har upprepade gånger bevittnat den eviga debatten om vad som var först ägget eller hönan — men en av de mest intressanta mysterierna är: var det ett liv före tillkomsten av nukleinsyror? I den nya studien har forskarna visat att primitiva biokemi kunde visas och växa utan fosfater – en av de viktigaste och mest viktiga strukturella komponenter av nukleinsyror som ingår i vårt genetiska kemi — som lägger vikt på att de antaganden, enligt vilken före uppkomsten av liv skulle kunna vara ämnesomsättning.

Forskare från mit och Boston University visade ett antal alternativa metabola vägar som inte krävde medverkan av fosfater. Öppningen kan fylla luckorna i vår förståelse av hur komplicerad organisk kemi gav upphov till allt liv på vår planet.

Vad vi är vana vid idag kallar livet, är till stor del baserad på inte helt perfekta replikat av kemi som kräver någon form av mall som kan kopieras, samt en viss mängd energi, vilket är tillräckligt för att den fysiska omvandlingen av enkla kemiska föreningar av kol i mer komplexa former. Och frågan här är vad som kom först: den kemiska kod som skulle kunna utvecklas till en mer komplex form eller mer komplicerade vägar som skulle kunna använda energi för att omvandla enkla kemikalier i mer komplexa organiska föreningar.

Enligt den så kallade hypotesen om RNA-världen, fritt flytande ensembler av molekyler av ribonucleic syror (RNA) fungera som förvaring av genetisk information och som är en typ av mycket samma mönster har bidragit till snabbare processer för kemiska reaktioner som nu kan beskrivas som en process av uppkomsten av liv. Frågan i detta koncept är att RNA-molekyler inte skulle kunna göra utan en källa av energi som krävs för en serie kemiska reaktioner som i sin tur kan betraktas som tidiga former av metabolism (ämnesomsättning). Dessutom, de RNA-molekyler som innehåller fosfater – ämnen som är tätt vävda i miljön och därför svåra att integrera i organiska föreningar.

En annan hypotes är att de tidigaste formerna av metabola kemi, inte begränsas cellmembran som ursprungligen fick den förmåga att absorbera energi från omgivningen – i form av värme eller ljus och överföra den från en kemisk reaktion till en annan inom ekologisk soppa (typ av ursoppa som livet började). I slutet, detta primitiva metabolism (ämnesomsättning) tillsammans med RNA-molekyler och var i ett sådant tillstånd att tills, tills han fann en fristad inom de enskilda bubblor av fett molekyler, som nu kan betraktas som de första celler.

Men den energi metabolism av moderna organismer är uppbyggd kring sådana föreningar som adenosintrifosfat (ATP) och nikotinamid-adenin-dinukleotidfosfat (NADP), som också är relaterade till fosfater.

Alternativ metabolismväg som identifierades av forskarna i den nya studien, som bygger på molekyler, som är baserade på Seurat — ett ämne som finns i överflöd i jordens oceaner flera miljarder år sedan.

"Betydelsen av denna studie ligger i det faktum att nu, enligt nya försök att få veta källan till livets uppkomst måste ta hänsyn till sannolikheten att något inträffar utan närvaro av fosfater, som nu anses vara en av dess viktigaste komponenter, men som inte kunde vara, när den första kemiska reaktioner som ledde till skapandet", — säger forskaren Daniel Serge från Boston University.

Tanken att en Central roll i den metaboliska processen skulle en gång spela svavel är inte ny. I början av XX-talet, den tyska kemisten Wachtershauser uttryckt antagandet att föreningar av järn svavelväte och Nickel svavelväte kan spela en katalytisk roll i processen av kollagring i det djupa havet runt vulkaniska flöden och fungera som en mekanism för energiutbyte mellan, som han kallade dem, "primordial organismer". Men det saknas entydiga bevis för att knyta samman alla de olika kemiska reaktioner som är inblandade i denna "sulfid-järn hypotes", inte är tillåtet att bekräfta detta antagande.

"det var alltid förbises var bristen på övertygande bevis, som bygger på belägg för att dessa tidiga kemiska processer kan relateras och relativt komplexa primitiva metaboliska nätverk och inte bara var spridda reaktioner" — säger Serge.

Serge och hans team använde metoden för systembiologiska – teoretisk ansats att utforska olika sätt av biokemiska reaktioner med hjälp av matematiska modeller och identifierat en uppsättning av åtta innehåller inte fosfat föreningar som kan finnas i överflöd i forntida hav av vår planet. Sedan de ansökte om algoritmen för att simulera primitiva energiomsättning, bland annat järn sulfider, liksom sulfid-innehållande föreningar thioethers och började hålla koll på vilka olika kemiska reaktioner kan ske.

I slutändan, det upptäcktes attresultatet av stomnätet i de 315 reaktioner som involverar 260 metaboliter kan vara produktion av en mängd komplexa organiska föreningar som behövs för uppkomsten av liv. Listan över dessa föreningar ingår aminosyror och karboxylsyror.

Så tidigt Bioorganisk kemi inte kunde lämna gott om bevis för deras existens i form av gamla sediment, vi har att använda en matematisk modell i stånd att förutsäga vad som kunde ha hänt för många miljarder år sedan. Även om sådana uppgifter kan knappast användas som bevis för utvecklingen av livet, kan de vara ett bevis för en möjlighet att livet kom från kemiska föreningar, som inte förlitar sig de flesta moderna organismer. Dessutom kan användningen av sådana data kan gå långt utöver de vanliga diskussionerna om hur man skulle kunna forma livet på vår planet.

"en Analys av metabolism, i form av ekosystem-nivå eller till och med som en global företeelse, och inte som enskilda funktioner i organismer, vara av praktisk betydelse för vår förståelse av det mikrobiella samhället", — sa Serge.

Resultatet av studier av en grupp forskare från mit och Boston University publicerades i en av de senaste frågorna i den vetenskapliga tidskriften Cell.