Każdy organizm żyjący na Ziemi posiada aminokwasy. To dlatego, że wszystkie rzeczy na Ziemi są połączone przez to drzewo życia z pochodzeniem, organizmem, który był przodkiem wszystkich żywych istot. Nowe badanie opisuje wydarzenia, które ukształtowały, dlaczego ten przodek otrzymał aminokwasy, które otrzymał.

W tym celu naukowcy przeprowadzili w laboratorium symulację wczesnych warunków panujących na Ziemi. Naśladowali pierwotną syntezę białek sprzed 4 miliardów lat, używając alternatywnego zestawu aminokwasów, których było bardzo dużo, zanim powstało życie na Ziemi.

Odkryli, że biochemia prehistorycznych związków organicznych obejmowała aminokwasy najbardziej odpowiednie do fałdowania białek. Innymi słowy, życie ewoluowało na Ziemi, ponieważ niektóre aminokwasy były dostępne i łatwe do syntezy w prehistorycznych warunkach. Niektóre były szczególnie dobre we wspomaganiu białek w przyjmowaniu określonych form w celu wykonywania podstawowych czynności.

Starożytne białka nie wiedziałyby, jak ewoluować we wszystko, co żyje dzisiaj, bez określonych aminokwasów.

Stephen Fried, chemik z Johns Hopkins, który współkierował badaniami z naukowcami z Uniwersytetu Karola w Czechach, powiedział: „Sfałdowanie białek umożliwiło nam ewolucję, zanim na naszej planecie pojawiło się życie. Mogłeś mieć ewolucję przed biologią; mogłeś mieć naturalną selekcję dla chemikaliów, które są przydatne do życia, nawet zanim powstało DNA”.

Przez pierwszy miliard lat atmosfera ziemska składała się z różnych gazów, w tym amoniaku i dwutlenku węgla, które w połączeniu z intensywnym promieniowaniem ultrafioletowym tworzyły jedne z najprostszych klasycznych aminokwasów. Inni przybyli specjalną dostawą przez meteoryty, które przyniosły różnorodne składniki i uzupełniły zestaw 10 „wczesnych” aminokwasów, które pomogły życiu na Ziemi.

Fried powiedział, „Próbujemy odkryć, co było tak wyjątkowego w naszych kanonicznych aminokwasach. Czy zostali wybrani z jakiegoś konkretnego powodu?

Według naukowych szacunków Ziemia ma 4,6 miliarda lat, a dopiero 3,8 miliarda lat temu DNA, białka i inne chemikalia zaczęły formować prymitywne życie. Najnowsze badania dostarczają świeżych wskazówek na temat zagadki tego, co wydarzyło się pomiędzy.

Fried powiedział, „Aby mieć ewolucję w sensie darwinowskim, musisz mieć ten wyrafinowany sposób przekształcania cząsteczek genetycznych, takich jak DNA i RNA, w białka. Ale replikacja DNA wymaga również białek, więc mamy problem z kurą i jajkiem. Nasze badania pokazują, że natura mogła wybierać elementy budulcowe o użytecznych właściwościach przed ewolucją darwinowską”.

Aminokwasy zostały znalezione w asteroidach odległych od Ziemi, co wskazuje, że substancje te są powszechne we wszechświecie. Fried uważa, że ​​nowe odkrycia mogą również wpłynąć na prawdopodobieństwo odkrycia życia w kosmosie.

Fried powiedział:Wszechświat wydaje się kochać aminokwasy. Może nie byłoby inaczej, gdybyśmy znaleźli życie na innej planecie”.

Odniesienie do czasopisma:

1. Michaił Makarow, Alma C. Sanchez Rocha i in. Wczesna selekcja alfabetu aminokwasów została adaptacyjnie ukształtowana przez biofizyczne ograniczenia zdolności składania. The Journal of American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.2c12987