Kredit:CC0 Public Domain
Purdue University kemister har avslöjat en mekanism för peptidbildande reaktioner att inträffa i vatten - något som har förbryllat forskare i årtionden.
"Detta är i huvudsak kemin bakom livets ursprung", säger Graham Cooks, Henry Bohn Hass Distinguished Professor of Analytical Chemistry vid Purdue's College of Science. livets byggstenar, i droppar av rent vatten. Detta är en dramatisk upptäckt."
Denna vattenbaserade kemi, som leder till proteiner och så till liv på jorden, kan också leda till en snabbare utveckling av läkemedel för att behandla mänsklighetens mest försvagande sjukdomar. Teamets upptäckt publicerades i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .
I decennier har forskare teoretiserat att livet på jorden började i haven. Kemin förblev dock en gåta. Råa aminosyror – något som meteoriter levereras till tidigt på jorden dagligen – kan reagera och haka ihop för att bilda peptider, byggstenarna i proteiner och så småningom liv. Förbryllande nog kräver processen förlust av en vattenmolekyl, vilket verkar mycket osannolikt i en våt, vattenhaltig eller oceanisk miljö. För att liv skulle bildas behövde det vatten. Men den behövde också utrymme bort från vattnet.
Cooks, expert på masspektrometri och tidig jordkemi, och hans team har avslöjat svaret på gåtan:"Vatten är inte blött överallt." På marginalen, där vattendroppen möter atmosfären, kan otroligt snabba reaktioner ske som omvandlar abiotiska aminosyror till livets byggstenar. Platser där havssprej flyger upp i luften och vågor slår mot landet, eller där sötvatten sprutar nerför en sluttning, var bördiga landskap för livets potentiella evolution.
Kemisterna har tillbringat mer än 10 år med att använda masspektrometrar för att studera kemiska reaktioner i droppar som innehåller vatten.
"Reaktionshastigheterna i droppar är allt från hundra till en miljon gånger snabbare än samma kemikalier som reagerar i bulklösning," sa Cooks.
Hastigheterna för dessa reaktioner gör katalysatorer onödiga, påskyndar reaktionerna och, när det gäller tidig jordkemi, gör livets utveckling möjlig. Att förstå hur denna process fungerar har varit målet för årtionden av vetenskaplig forskning. Hemligheten med hur liv uppstod på jorden kan hjälpa forskare att förstå varför det hände och informera sökandet efter liv på andra planeter, eller till och med månar.
Att förstå hur aminosyror byggde upp sig själva till proteiner och så småningom livsformer revolutionerar forskarnas förståelse av kemisk syntes. Samma kemi kan nu hjälpa syntetiska kemister att påskynda reaktionerna som är avgörande för att upptäcka och utveckla nya läkemedel och terapeutiska behandlingar för sjukdomar.
"Om du går genom ett akademiskt campus på natten, är byggnaderna med lamporna på där syntetiska kemister arbetar," sa Cooks. "Deras experiment är så långsamma att de pågår i dagar eller veckor åt gången. Detta är inte nödvändigt, och med hjälp av droppkemi har vi byggt en apparat som används på Purdue nu för att påskynda syntesen av nya kemikalier och potentiella nya läkemedel." + Utforska vidare
