بعدی-شیمیدانان دانشگاه پردو مکانیسمی را در واکنش های تشکیل پپتید در آب کشف کرده اند که برای دهه ها دانشمندان را گیج کرده است. گراهام کاکس، استاد برجسته شیمی تحلیلی در کالج علوم پردو، می‌گوید: «این اساساً شیمی در پس منشا حیات است. این اولین دستاوردی است که نشان می دهد اسیدهای آمینه ساده به طور خود به خود پپتیدها – بلوک های سازنده زندگی – را در قطرات آب خالص تشکیل می دهند. این یک کشف هیجان انگیز است.”
به گزارش فرارو به نقل از رهنمات، برای چندین دهه، دانشمندان این نظریه را مطرح کردند که زندگی روی زمین از اقیانوس ها آغاز شده است. با این حال، شیمی پشت این فرآیند همچنان یک راز باقی مانده است. تا پیش از این تصور می‌شد که اسیدهای آمینه خام از طریق شهاب‌سنگ‌ها به زمین اولیه رسیده و سپس به هم پیوسته و پپتیدها را تشکیل می‌دهند.
پپتیدها بلوک های سازنده پروتئین ها و در نهایت زندگی هستند. به اندازه کافی عجیب، این فرآیند مستلزم از دست دادن یک مولکول آب است، چیزی که در محیط های مرطوب، آبی یا اقیانوسی بسیار بعید به نظر می رسد. در واقع آب برای تشکیل حیات لازم بوده و در عین حال فضایی دور از آب نیز لازم بوده است.
اما کاکس، متخصص در طیف سنجی جرمی و شیمی اولیه زمین، و تیم تحقیقاتی او پاسخ این راز را کشف کرده اند: “آب همه جا مرطوب نیست!” هنگامی که یک قطره آب با جو برخورد می کند، واکنش های بسیار سریعی ممکن است رخ دهد و اسیدهای آمینه غیر زنده را به اجزای سازنده حیات تبدیل کند.
بنابراین، مناظر حاصلخیز برای تکامل احتمالی حیات، مکان هایی بودند که در آن قطرات کوچک آب دریا به هوا می پاشید، یا در آن امواج به زمین برخورد می کردند، یا حتی جایی که آب شیرین از یک شیب تند به پایین سرازیر می شد.
برای بیش از 10 سال، شیمیدانان از طیف سنجی جرمی برای مطالعه واکنش های شیمیایی در قطرات آب استفاده کرده اند. کاکس می‌گوید: «واکنش‌ها در قطرات صد تا میلیون برابر سریعتر از واکنش‌های شیمیایی مشابه در محلول‌های بزرگ است». سرعت سریع این واکنش ها کاتالیزورها را غیرضروری می کند، که واکنش ها را سرعت می بخشد و در مورد شیمی اولیه زمین، تکامل حیات را ممکن می کند.
رمز و راز چگونگی شروع حیات در زمین می تواند به دانشمندان کمک کند تا چرایی این اتفاق را بهتر درک کنند و به آنها در جستجوی حیات در سیارات دیگر یا حتی قمرها کمک کند.
درک اینکه چگونه اسیدهای آمینه خود را به پروتئین ها و در نهایت شکل های زندگی می سازند، درک دانشمندان را از سنتز شیمیایی متحول می کند. همین شیمی ممکن است به شیمیدان‌های مصنوعی کمک کند تا با تسریع فرآیندهای کلیدی، داروها و درمان‌های درمانی جدید برای بیماری‌ها را شناسایی و توسعه دهند.
دانشمندان می گویند این فرآیند می تواند منجر به توسعه سریعتر داروها برای درمان ناتوان کننده ترین بیماری های انسانی شود. کشف این تیم دیروز (3 اکتبر 2022) در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد.
