كيف يمكن أن يتكون أول جزيء حيوي؟

كيف يمكن أن يتكون أول جزيء حيوي؟
كيف يمكن أن يتكون أول جزيء حيوي؟

ربما نشأت السلائف الكيميائية للجزيئات الحيوية الحديثة ليس فقط في الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار ، ولكن أيضًا في البرك الساخنة على سطح الأرض. نجحت مجموعة عالمية من العلماء بقيادة أكاديميين من جامعة فريدريش شيلر في جينا بألمانيا ، في إعادة صياغة التفاعلات الكيميائية التي ربما حدثت في هذا "الحساء البدائي" في الاختبارات. حتى أنهم اكتشفوا أن إحدى القواعد النووية التي تمثل الشفرة الجينية ربما تكون قد أتت من سطح الكوكب.

يبلغ عمر الأرض حوالي 4,6 مليار سنة ولم تزدهر الحياة هناك دائمًا. خلال المائة مليون سنة الأولى ، كان الغلاف الجوي لكوكبنا يتألف في الغالب من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والميثان وكبريتيد الهيدروجين وسيانيد الهيدروجين ، والذي يُعرف أحيانًا باسم حمض الهيدروسيانيك. لم يكن هناك أكسجين مجاني. كبريتيد الحديد ، الذي يتحول إلى أكسيد الحديد عند تعرضه للأكسجين ، كان مستقرًا في ظل هذه الظروف. ومع ذلك ، يمكن أن تحدث أحداث مهمة بيولوجيًا على سطح كبريتيد الحديد ، على غرار تلك التي تحتوي على العديد من الإنزيمات القائمة على الحديد والكبريت مثل النيتروجيناز والهيدروجيناز.

أستاذ بمعهد الكيمياء التحليلية وغير العضوية بجامعة جينا. قال ولفجانج ويغان: "سألنا أنفسنا: ماذا يحدث عندما يتلامس كبريتيد الحديد مع حمض الهيدروسيانيك في هذه البيئة البدائية؟"

"زميلي البروفيسور. أثناء العمل بنجاح مع Christian Robl ، كنا محظوظين لأننا وجدنا عن طريق الخطأ نوعًا شديد التفاعل من كبريتيد الحديد. تم اكتشاف هذا النموذج مرتين من قبل في التاريخ ، لكنه فُقد في كل مرة في القرنين الثامن عشر والعشرين. ويضيف: "قام روبرت بولني وماريو جروش ، وهما طالبان دكتوراه في ذلك الوقت ، باكتشاف ثالث ، بمعنى ما".

عندما يتم خلط مسحوق الحديد مع الكبريت في الماء وتسخينه قليلاً ، سرعان ما انطلق الكيميائيان في تفاعل متفجر. ماكيناويت وجد أن كبريتيد الحديد يتكون. في تجربة "الحساء البدائي" ، عمل هذا المعدن كعامل مساعد.

من المحتمل أن تولد هذه الطريقة حرفًا من الشفرة الجينية.

أضفنا سيانيد البوتاسيوم وحمض الفوسفوريك والماء إلى كبريتيد الحديد في جو من النيتروجين وقمنا بتسخين الخليط إلى 80 درجة مئوية. حمض الفوسفوريك يحول سيانيد البوتاسيوم إلى حمض الهيدروسيانيك.

ثم أخذنا عينات غاز من الغلاف الجوي للسفن المشاركة وقمنا بتحليلها "، يشرح Weigand.

لذلك وجد الباحثون المواد التي ربما كانت بمثابة سلائف كيميائية للجزيئات الحيوية اليوم.

تنشر المجموعة النتائج في مجلة ChemSystemsChem ، والتي تتضمن تأكيد وجود الأسيتالديهيد ، وهو مقدمة لبنات بناء الحمض النووي ، وثيول (تسمى نيوكليوسيدات) الموجودة على شكل دهون في أغشية الخلايا.

وفقًا لـ Weigand ، فإن اكتشاف الأدينين ، وهو قاعدة نووية ، في ظل هذه الظروف المتواضعة ، هو أحد الأحرف الخمسة في الشفرة الجينية ذات الأهمية الخاصة.

من خلال وضع العلامات على النظائر ، كان الفريق قادرًا على إظهار أن الكربون من المركبات التي اكتشفوها قد انبعث بالفعل من السيانيد.

يوضح Weigand ، "إن نظير الكربون -98,9 ، الذي يشكل عادةً 12٪ من الكربون الموجود في البيئة ، كان غائبًا في سيانيد البوتاسيوم المستخدم في هذه التجربة. كان في الواقع النظير الأكثر ثباتًا وثقلًا للكربون 13. حددنا هذا النظير من بين منتجات التفاعل. هذه هي الطريقة التي تمكنا بها من إثبات أن ذرات الكربون في المركبات التي وجدناها جاءت بالفعل من سيانيد البوتاسيوم المسمى بالنظائر ".

يعبر Weigand عن امتنانه للمساعدة التي قدمها الفريق بأكمله حول العالم ، قائلاً إن هذا النوع من العمل يتطلب الكثير من الخيال والقدرة على التحمل. وأظهر ماريو جروش وروبرت بولني ذلك. كان تعاوننا مع زملائنا في LMU في ميونيخ وجامعة كاليفورنيا في إيرفين ممتازًا أيضًا ".

يعد Wolfgang Weigand مثالًا رئيسيًا على قيمة الخيال والصبر ، خاصة في العلوم.

لأنه في عام 2003 استاذ من جامعة جينا. جونتر كريسل ودكتور من معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية. وحصل مع ويلي براند على جائزة تورينغيان للأبحاث عن ورقته البحثية بعنوان "تشكيل محتمل للأمونيا البريبايوتيك من النيتروجين الجزيئي على أسطح كبريتيد الحديد".

بعد ما يقرب من عقدين من الزمان ، أظهر Weigand أيضًا أن جزيئات الكربون الأولى التي نشأت منها الحياة أخيرًا ربما تطورت في ظل ظروف مماثلة من السيانيد على سطح الأرض.

المصدر: physorg

 

 

 

 

 

 

 

 

Günceleme: 27/06/2022 14:40

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz