Araştırma ekibi, peptitlerin olası dünya dışı kökenine dair ipucu buluyor

Friedrich Schiller Üniversitesi Jena ve Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden araştırmacılar, peptitlerin, uzayda hüküm süren koşullar altında toz üzerinde oluşabileceğini göstererek, yaşamın kökeni arayışında yeni bir ipucu keşfettiler. Tüm yaşamın temel yapı taşlarından biri olan bu moleküller, bu nedenle, gezegenimizden değil, muhtemelen kozmik moleküler bulutlardan kaynaklanmış olabilir.

Amino asit zincirleri

Bildiğimiz tüm yaşam, aynı kimyasal yapı taşlarından oluşur. Bunlar, vücutta madde taşımak, reaksiyonları hızlandırmak veya hücrelerde stabilize edici yapı iskeleleri oluşturmak gibi tamamen farklı çeşitli işlevleri yerine getiren peptitleri içerir. Peptitler, belirli bir sıraya göre düzenlenmiş bireysel amino asitlerden oluşur. Kesin sıra, bir peptidin nihai özelliklerini belirler.

Bu çok yönlü biyomoleküllerin nasıl ortaya çıktığı, yaşamın kökeniyle ilgili sorulardan biridir. Örneğin meteoroidlerde bulunan amino asitler, nükleobazlar ve çeşitli şekerler, bu kökenin doğada dünya dışı olabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, tek tek amino asit moleküllerinden bir peptit oluşturulabilmesi için, daha önce Dünya’da bulunma olasılığının daha yüksek olduğu varsayılan çok özel koşullar gerekir.

İlk adım su gerektirir, ikinci adım için su olmamalıdır

Jena Üniversitesi, Max Planck Astronomi Enstitüsü Laboratuvar Astrofiziği ve Küme Fiziği Grubu’ndan Dr. Serge Krasnokutski, “Su, peptitlerin oluşturulduğu geleneksel yolla önemli bir rol oynar” diyor. Bu süreçte, bireysel amino asitler bir zincir oluşturmak üzere birleşir. Bunun olması için her seferinde bir su molekülünün çıkarılması gerekir. “Kuantum kimyasal hesaplamalarımız, amino asit glisinin, bir su molekülü ile birleşerek amino keten adı verilen kimyasal bir öncü aracılığıyla oluşturulabileceğini göstermiştir. Basitçe söylemek gerekirse: Bu durumda, ilk reaksiyon adımı için su eklenmelidir ve ikincisi için su çıkarılmalıdır.”

Bu bilgi ile fizikçi Krasnokutski liderliğindeki ekip, artık kozmik koşullar altında gerçekleşebilen ve su gerektirmeyen bir reaksiyon yolu gösterebildi.

Krasnokutski, çalışmanın arkasındaki temel fikri açıklayarak, “Amino asitlerin oluştuğu kimyasal yoldan gitmek yerine, amino keten moleküllerinin oluşturulup oluşturulamayacağını ve doğrudan peptitleri oluşturmak için birleşip birleşemeyeceğini öğrenmek istedik” diyor. “Ve bunu, kozmik moleküler bulutlarda, yani bir vakumdaki toz parçacıklarında, karşılık gelen kimyasalların bol miktarda bulunduğu karbon, amonyak ve karbon monoksit üzerinde hakim olan koşullar altında yaptık.”

Ultra yüksek bir vakum odasında, toz parçacıklarının yüzeyi için bir model görevi gören substratlar, normal hava basıncının yaklaşık katrilyonda biri ve eksi 263 santigrat derecede karbon, amonyak ve karbon monoksit ile bir araya getirildi.

Krasnokutski, “Araştırmalar, bu koşullar altında peptit poliglisinin basit kimyasallardan oluştuğunu gösterdi” diyor. “Bu nedenle bunlar, çok basit amino asit glisinin zincirleridir ve farklı uzunluklar gözlemledik. En uzun örnekler, on bir amino asit biriminden oluşuyordu.”

Bu deneyde, Alman ekibi şüpheli amino keteni de tespit edebildi. “Reaksiyonun bu kadar düşük sıcaklıklarda gerçekleşebilmesi, amino keten moleküllerinin aşırı reaktif olmasından kaynaklanmaktadır. Etkili bir polimerizasyonda birbirleriyle birleşirler. Bunun ürünü poliglisindir.”

Kuantum mekanik tünelleme etkisi bir rol oynayabilir

Krasnokutski, “Yine de amino ketenin polimerizasyonunun bu koşullar altında bu kadar kolay gerçekleşebilmesi bizim için şaşırtıcıydı” diyor. “Çünkü bunun olması için aslında bir enerji bariyerinin aşılması gerekiyor. Ancak, bu konuda kuantum mekaniğinin özel bir etkisi bize yardımcı olabilir. Bu özel reaksiyon adımında, bir hidrojen atomu yerini değiştirir. Ancak , o kadar küçüktür ki, bir kuantum parçacığı olarak bariyeri aşamaz, sadece tünel etkisi yoluyla bariyeri geçebilirdi.”

Artık sadece amino asitlerin değil, peptit zincirlerinin de kozmik koşullar altında oluşturulabileceği açık olduğuna göre, yaşamın kökenini araştırırken sadece Dünya’ya değil, daha çok uzaya da bakmak zorunda kalabiliriz.