Descoperirea ar putea răsturna înţelegerea noastră actuală despre modul în care a început viaţa pe Pământ.
Aproximativ 4 miliarde de ani în urmă, o varietate de compuși organici complecși au trecut de la o simplă supă de carbon la o biochimie de replicare – primii pași a vieţii pe Pământ.
Ordinea acestor paşi a fost o sursă de dezbatere timp de decenii.
Acum, o recentă descoperire la o structură obișnuită de proteine ar putea contribui la schimbarea concepției noastre actuale, aducându-ne mai aproape de înțelegerea modului cum noi am ajuns să existăm aici.
Cercetătorii de la Institutul Federal de Tehnologie din Elveţia (Eidgenössische Technische Hochschule – ETH) în Zurich, au demonstrat că șiragurile (strandurile) scurte a structurilor proteinelor amiloide pot direcționa un sortiment de aminoacizi pentru a construi mai multe amiloide.
Dacă cuvântul amiloid nu vă este cunoscut, trebuie să ştiţi că el reprezintă o structură proteică care tot mai des se găseşte în natură.
Una din cauzele răspândirii sale largi, este o răsucitură specială în ea numită, a încrucișare-β îndoire, care îi permite să se lipească în structuri lungi şi subțiri, numite fibrine.
Posibil aţi mai auzit de ele în legătură cu boala Alzheimer – unde ‘adezivitatea’ lor, poate provoca uneori aglomerări de beta-amiloid în creier şi duce la degenerarea țesuturilor neuronale.
Vedeţi şi: Noua injecţie de proteine inversează simptomele Alzheimer la şoareci, în doar o săptămână
De fapt, această tendință de a se aglomera şi a provoca aceste afecțiuni, timp îndelungat, a determinat oamenii de ştiinţă să considere amiloidele o deviere biologică.
Dar acum, se pare că talentele sale ar fi putut contribui efectiv la începutul însăşi a vieţii, cu miliarde de ani în urmă.
Cu doar doi ani în urmă (en), echipa ETH a constatat că peptidele, ce sunt lanţuri de aminoacizi mai scurte ca cele a proteinilor tipice – în acest caz, doar de la 5 la 14 unități în lungime – ar putea spontan forma structuri amiloide în prezenţa sulfurii de carbonil.
S-a demonstrat deja că, fibrele formate din amiloide acționează la fel ca şi catalizatorii enzimatici, fapt ce a determinat oamenii de ştiinţă să se întrebe, dacă posibila lor formare în trecutul Pământului a avut un careva rol în a ajuta la combinarea altor compuși organici în perioada de până la apariția primelor celule.
În acest caz, cercetătorii au făcut încă un pas înainte în ipoteza lor, investigând dacă secvențele de amiloid ar putea cataliza la fel şi construirea altor peptide.
Echipa a creat secvențe de amiloide, preconizate să acționeze ca echivalentul șirurilor primer de ADN (Primerii sunt constituiți din baze ADN sau ARN), le-a amestecat cu cantități selectate de alţi aminoacizi şi câteva substanțe chimice ajutătoare.
Comparând secvenţele peptidice care au rezultat din aceste amestecuri cu cele ce nu aveau structuri amiloide concepute pentru ‘primer’, cercetătorii au descoperit că există un avantaj imens de a avea amiloizi acolo.
“De asemenea, această capacitate se aplică potențial şi pentru amiloidul în sine – ceea ce înseamnă că moleculele se pot auto-replica”, spune chimistul Roland Riek (en).
Când totul se reduce la aceasta, viaţa este deosebită anume datorită capacităţii sale de a face propriile copii imperfecte.
Vedeţi şi: Posibil în sfârşit noi am găsit de unde a venit viaţa complexă
Făceţi copii suficiente şi unele din ele vor face o treabă bună la replicare data viitoare.
Dacă întoarcem timpul înapoi, ajungem în cele din urmă la o întrebare dificilă; a fost cea mai simplă viaţă bazată pe șirurile replicate ale acidului nucleic, aşa cum este astăzi, sau pe replicarea fragmentelor proteice?
Ambele au loc datorită catalizatorilor – compușii care ajută la accelerarea întregului proces.
Susținătorii ipotezei ‘lumii ARN’, indică la proprietățile fizice ale ARN-ului de acţiona în calitate de catalizator inițial, construind secvențe de nucleotide din ce în ce mai bune, utilizând maşini ARN, până în momentul când aminoacizii pot fi recrutați mai târziu pe drum.
Noi ştim că bazele de tip ARN, au fost prezente începând cu aproximativ 4 miliarde de ani în urmă.
Dar, au existat întrebări privitor la disponibilitatea elementelor cheie necesare pentru construcția moleculelor, încurajându-i pe alții să se întrebe, dacă ar trebui să examinăm şi alte căi mai incipiente.
Fragmentele de proteine auto-replicatoare ar deschide calea pentru chimia nucleotidelor, doar dacă vreunul va fi în stare să arate cum se pot forma aminoacizii şi cum ei pot ajuta la generarea de noi peptide – şi amiloidele ar putea fi un răspuns.
“Mai mult ca atât, amiloizii sunt mai stabili decât polimerii timpurii de acid nucleic şi ei au o cale de sinteză abiotică mult mai simplă comparativ cu complexitatea ARN-urilor catalitice cunoscute”, spune cercetătorul Jason Greenwald (en).
Trebuie să evidențiem, acesta a avut loc în condiții bine controlate de laborator. Acesta este un salt, pentru a trece de la alinierea proteinelor la generarea de viaţă.
Vedeţi şi: Cele mai vechi dovezi ale vieţii pe Pământ au fost găsite în rocile canadiene
Dar, principiul este valabil – scurte secvenţe de peptide în formă de amiloide au totul de ce este nevoie pentru a accelera generarea de secvențe de aminoacizi similari.
Ca şi în majoritatea lucrurilor în biologie, originea chimiei vii este puţin probabil a fi simplă.
Procesele metabolice, generarea de ARN şi replicarea amiloidului, toate probabil au concurat, s-au ciocnit şi s-au amestecat pentru a forma viaţa într-un tango biochimic primitiv.
“Noi niciodată nu vom putea demonstra care este adevărul – pentru a face acest lucru, ar trebui să ne întoarcem până în ultimii 4-4,5 miliarde de ani a evoluției”, spune Riek.
“Cu toate acestea, noi bănuim că nu a fost doar unul, dar mai multe procese moleculare cu diferite molecule predecesoare care au fost implicate în crearea vieţii”.
Această cercetare a fost publicată în Nature Communications.
Lasă un răspuns