지구상의 생명체가 어떻게 처음 등장했는지에 대한 문제는 인류가 옛날부터 스스로에게 묻고있는 질문입니다. 과학자들은 그것이 언제 발생했는지에 대해 상대적으로 확신하지만, 왜 그런지에 대한 결정적인 대답은 없었습니다. 생명체의 화학적 구성 요소 인 아미노산이 대략 40 억 년 전에 어떻게 첫 번째 단백질 분자를 만들었 을까요?
그 질문에 여전히 답이 없지만 과학자들은 좁히는 데 도움이 될 새로운 발견을하고 있습니다. 예를 들어, 조지아 공과 대학의 화학 진화 센터 (CCT)의 한 연구팀은 최근 단백질 분자의 초기 선행자들 중 일부가 자발적으로 연결되어 사슬을 형성 한 방법을 보여주는 연구를 수행했습니다.
이 연구는 최근에 국립 과학 아카데미의 절차. 이 연구는 Georgia Tech의 Moran Frenkel-Pinter 박사가 이끌 었으며 CCT의 여러 연구원들이 포함되어 있습니다. CCT는 NASA와 National Science Foundation (NSF)의 지원을받으며 Luke Leman 박사와 화학 조교수의 도움을 받았습니다. 비영리 의료 연구소 인 Scripps Research.
수십 년 동안 과학자들은 최초의 아미노산이 어떻게 결합하여 단백질 분자를 형성하는지에 대한 이론을 가지고 있습니다. 불행히도 이러한 이론을 검증하려는 모든 시도는 지금까지 실패했습니다. Dr. Leman은 다음과 같이 설명했습니다.
“화학이 어떻게 복잡한 생활을하게 되었는가는 인류가 가장 고민했던 질문 중 하나입니다. 단백질의 기원에 대한 많은 이론이 있지만 이러한 아이디어에 대한 실험적인 실험실 지원은 그리 많지 않습니다.”
연구팀은 소량의 아미노산 (라이신, 아르기닌 및 히스티딘)을 세 가지 비 생물학적 경쟁 아미노산과 함께 배치 한 실험을 수행했습니다. 그 후 산은 하데스 이온 (약 40 억년 전)에 지구상에 존재했던 것으로 여겨지는 것과 유사한 조건에 노출되었다.
이것은 선택된 아미노산을 하이드 록시 산을 함유하는 물에 넣는 것으로 구성되는데, 이는 아미노산 반응을 촉진시키는 것으로 알려져 있으며 프리 바이오 틱 지구에서 일반적 일 수있다. 이어서 혼합물을 85로 가열 하였다 °C (185 °F), 반응 과정을 가속화시키고 물을 증발시켰다. 이어서 생성 된 화학 반응을 연구 하였다.
놀랍게도, 생물학적 아미노산은 자발적으로 α- 아민기를 통해 서로 연결된 깔끔한 세그먼트로 형성되었다. 이 그룹은 질소와 수소로 만들어졌으며 반응성이 좋은 그룹입니다. 그러나, 이들은 또한 아미노산의 코어의 일부이고 코어로부터 연장되는 측쇄를 형성하는 다른 아민 (이 실험에서 사용됨)은 종종 더 반응성이다. Frenkel-Pinter는 말했다 :
“화학 원리로 인해 비 단백질 연결이 유리할 것이라고 믿었음에도 불구하고이 화학이 단백질에서 발견되는 α- 아민 연결을 선호한다는 사실에 놀랐습니다. 비 단백질에 비해 단백질 유사 연결에 대한 선호는 약 7 대 1이었습니다.”
또 다른 놀라운 점은 생물학적 아미노산이 반응성면에서 비 생물학적 아미노산을 능가한다는 사실이었습니다. 오늘날 단백질에서 발견되지 않는 후자의 산은 생물학적 인 것과 마찬가지로 화학적으로 반응 할 가능성이있다. 또한이 산을 포함하면 생물학적 산은 돈을 버는 데 도움이 될 것이며
그러나,이 반응은 오늘날 실제 단백질에 더 가까운 펩티드 (2 개 이상의 아미노산 빌딩 블록이 서로 연결됨)의 형성을 초래했다. 특히 연구자들은 비 생물학적 아미노산은 리신으로 알려진 생물학적 아미노산을 능가 할 것이며 리신은 사슬을 안정적으로 형성 할 수 없을 것이라고 생각했다.
두 경우 모두, 그들은 잘못되었고 대신에 라이신이 오늘날 단백질에서 일어나는 것과 비슷한 방식으로 주로 사슬에 들어 갔음을 발견했습니다. 이로부터 연구팀은 생명체가 단백질을 만드는 방법을 찾기 전에 진화 된 생활 시스템에 유용한 조립식 아미노산 사슬을 가정했다.
그들의 실험에서 생물학적 아미노산이 비 생물학적 아미노산보다 선호된다는 사실은 단지 20 개의 아미노산이 왜 생명체 형성에 들어 갔는지에 대한 새로운 통찰력을 제공 할 수도 있습니다. 과학자들은 하데스 이온 (Hadean Eon) 동안 지구상에 500 개가 넘는 자연 발생 산이 존재한다고 믿고 있습니다. Georgia Tech의 생화학 교수 Loren Williams는 다음과 같이 설명합니다.
“우리의 아이디어는 삶이 그곳에 있던 많은 빌딩 블록으로 시작하여 그 중 일부를 선택했다는 것입니다. 그러나 우리는 순수한 화학에 기초하여 얼마나 많은 것이 선택되었는지 또는 얼마나 많은 생물학적 과정을 선택했는지 알 수 없습니다. 이 연구를 보면 오늘날의 생물학은 우리가 생각했던 것보다 초기의 프리 바이오 틱 화학 반응을 더 많이 반영한 것으로 보입니다.”
프리 바이오 틱 지구에는 훨씬 더 많은 아미노산이 있었을 것입니다. 이 20 개의 아미노산에 특별한 것이 있습니까, 아니면 진화에 의해 순간적으로 얼어 붙었습니까?” 간단히 말해, 실험에 따르면 단백질에 사용 된 아미노산 종류는 서로 효율적으로 반응하고 비효율적 인 부반응이 거의 없기 때문에 서로 연결될 가능성이 더 높습니다.
간단히 말해, 실험에 따르면 단백질에 사용 된 아미노산 종류는 서로 효율적으로 반응하고 비효율적 인 부반응이 거의 없기 때문에 서로 연결될 가능성이 더 높습니다. 또한 대부분의 생물학적 폴리머가 습식 및 건식 사이클로 형성된다는 이론에 대한 추가적인 신뢰성을 제공합니다.
빗물에 휩싸인 먼지 평지 또는 햇볕에 쬐인 호숫가에서 첫 번째 단백질이 발생했다는이 이론은 생명체의 빌딩 블록이 희귀하고 격변적인 사건뿐만 아니라 여러 성분에 의존한다는 더 일반적인 이야기와 상충됩니다. 등장하기. 이 과정이 훨씬 간단한 과정 일 가능성이 있음을 보여줌으로써이 연구는이 오래된 미스터리를 풀기위한 한 걸음 더 가까이 다가 갈 수 있습니다.
또한 지구 너머의 삶을 찾는 데 영향을 줄 수 있습니다. 생명의 빌딩 블록이 자연스럽게 반응하고 서로에게 끌린다면, 우주의 다른 곳에서 비슷한 화학 반응이 일어날 확률이 높아질 것입니다!
