คำถามที่ว่าชีวิตเกิดขึ้นที่นี่ครั้งแรกบนโลกเป็นความลึกลับที่ยังคงดำเนินต่อไป
อีกแง่มุมหนึ่งที่น่ากลัวยิ่งกว่าของความลึกลับนั้นเกี่ยวข้องกับเปปไทด์และเอนไซม์ซึ่งตกอยู่ในสถานการณ์“ ไก่กับไข่” เมื่อพูดถึงเรื่องนี้ทีมนักวิจัยจาก University College London (UCL) ได้ทำการศึกษาเมื่อไม่นานมานี้ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเปปไทด์สามารถก่อตัวขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การศึกษาที่รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติ. ทีมวิจัยนำโดย Dr. Matthew Powner ผู้อ่านเคมีอินทรีย์กับภาควิชาเคมีของ UCL และรวมถึง Pierre Canavelli และ Dr. Saidul Islam ทั้งสองคนเป็นนักวิจัยในแผนกเคมีอินทรีย์และชีววิทยาของ UCL
ดังที่ Powner อธิบายถึงวัตถุประสงค์ของการศึกษาของพวกเขาในการสัมภาษณ์เมื่อเร็ว ๆ นี้กับ UCL News:
“ เปปไทด์ซึ่งเป็นโซ่ของกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งของทุกชีวิตบนโลก พวกมันสร้างโครงสร้างของโปรตีนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการทางชีวภาพ แต่พวกมันต้องการเอนไซม์เพื่อควบคุมการก่อตัวของพวกเขาจากกรดอะมิโน ดังนั้นเราจึงมีปัญหากับไก่และไข่แบบคลาสสิก - เอนไซม์ตัวแรกทำอย่างไร?”
ดังที่ระบุไว้ในการศึกษาวิจัยจำนวนมากในอดีตได้ทุ่มเทเพื่อค้นหาว่าเปปไทด์เกิดขึ้นครั้งแรกและได้รับอนุญาตสำหรับการเกิดขึ้นของชีวิตได้อย่างไร อย่างไรก็ตามการวิจัยก่อนหน้านี้ทั้งหมดได้มุ่งเน้นไปที่กรดอะมิโนมากกว่าปฏิกิริยาของสารตั้งต้นทางเคมีของพวกเขา (รู้จักกันในชื่อ aminonitriles)
ในขณะที่ aminonitriles ต้องการสภาวะที่รุนแรงในการสร้างกรดอะมิโน (โดยทั่วไปจะเป็นกรดหรือด่างอย่างรุนแรง) กรดอะมิโนจำเป็นต้องถูกชาร์จด้วยพลังงานเพื่อสร้างเปปไทด์ อย่างไรก็ตามนักวิจัยพบวิธีที่จะหลีกเลี่ยงทั้งสองขั้นตอนโดยแสดงให้เห็นว่าเปปไทด์สามารถทำโดยตรงจากอะมิโนนิทริลที่มีพลังงานสูง
วิธีการของพวกเขาใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาตอบสนองในตัวของอะมิโนนิทริลล์กับโมเลกุลอื่น ๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของสภาพแวดล้อมดั้งเดิมของโลก กระบวนการดังกล่าวประกอบด้วยการรวมไฮโดรเจนซัลไฟด์กับอะมิโนนิทริลและสารเคมีเฟอริไซยาไนด์ ([Fe (CN))6]3?) ในน้ำซึ่งให้ผลเปปไทด์
สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่า aminonitriles มีความสามารถในการสร้างพันธะเปปไทด์ในน้ำได้ด้วยตนเองและง่ายกว่ากรดอะมิโน นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นท่ามกลางสภาพและสารเคมีที่มีการปล่อยก๊าซออกมาในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟและมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นบนโลกหลายพันล้านปี Pierre Canavelli ผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าวว่า
“ การสังเคราะห์ควบคุมเพื่อตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นสิ่งแวดล้อมหรือภายในเป็นองค์ประกอบสำคัญของการควบคุมเมแทบอลิซึมดังนั้นเราคิดว่าการสังเคราะห์เปปไทด์อาจเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นในวิวัฒนาการยุคแรก ๆ ของชีวิต”
“ นี่เป็นครั้งแรกที่เปปไทด์ได้รับความเชื่อมั่นในรูปแบบโดยไม่ต้องใช้กรดอะมิโนในน้ำโดยใช้เงื่อนไขที่ค่อนข้างอ่อนโยนซึ่งมีแนวโน้มว่าจะมีอยู่บนโลกดึกดำบรรพ์” ดร. Saidul Islam กล่าว
การค้นพบนี้อาจมีนัยสำคัญสำหรับการศึกษา abiogenesis เช่นเดียวกับการค้นหาชีวิตบนดาวเคราะห์นอกระบบ พวกเขายังอาจเป็นประโยชน์ต่อสาขาเคมีสังเคราะห์เนื่องจากการสร้างพันธะเอไมด์นั้นมีความสำคัญต่อการผลิตวัสดุสังเคราะห์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เมื่อเทียบกับกระบวนการทางเคมีทั่วไปที่ใช้ในเชิงพาณิชย์วิธีการใหม่นี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและคุ้มค่ากว่ามาก
มองไปข้างหน้าทีมวิจัยกำลังมองหาการศึกษาต่อไปโดยการหาวิธีอื่น ๆ ที่ aminonitriles สามารถนำไปสู่เปปไทด์ ขณะนี้พวกเขากำลังตรวจสอบคุณสมบัติการทำงานของเปปไทด์ที่การทดลองของพวกเขาสร้างขึ้นโดยหวังว่าจะเข้าใจได้ดีขึ้นว่าพวกมันจะช่วยกระตุ้นการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลก 4 พันล้านปีก่อน
หลังจากหลายชั่วอายุคนพยายาม (และล้มเหลว) เพื่อสร้างหน่วยการสร้างของชีวิตเป็นไปได้ไหมที่นักวิทยาศาสตร์จะทำเช่นนั้น
