Dr. Serge Krasnokutski, vakumda düşük sıcaklıkta biyomoleküllerin oluşumunu inceliyor. Kredi: Jens Meyer/Jena Üniversitesi
Friedrich Schiller Üniversitesi Jena ve Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden 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 bireysel oluşur amino asitler belirli bir sıraya göre düzenlenmiştir. 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, bir peptitin bireysel aminolardan oluşturulabilmesi için asit moleküller için, daha önce Dünya’da bulunma olasılığının daha yüksek olduğu varsayılan çok özel koşullar gereklidir.
İlk adım su gerektirir, ikinci adım için su olmamalıdır
Jena Üniversitesi Max Planck Astronomi Enstitüsü Laboratuvar Astrofiziği ve Küme Fiziği Grubundan 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 eklenmeli ve ikincisi için su çıkarılmalıdır.”
Bu bilgiyle 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 ekliyor: “Ve bunu, kozmik moleküler bulutlarda, yani karbon, amonyak ve karbon monoksit gibi karşılık gelen kimyasalların bol miktarda bulunduğu bir boşluktaki toz parçacıkları üzerinde hakim olan koşullar altında yaptık.”
Ultra yüksek bir vakum odasında, toz parçacıklarının yüzeyi için model görevi gören substratlar, normal hava basıncının yaklaşık katrilyonda biri ve eksi 263 derecede karbon, amonyak ve karbon monoksit ile bir araya getirildi. santigrat.
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 derecede 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. “Bunun nedeni, bunun gerçekleşmesi için bir enerji bariyerinin gerçekten aşılması gerektiğidir. Bununla birlikte, kuantum mekaniğinin özel bir etkisi bize bu konuda yardımcı olabilir. Bu özel reaksiyon adımında, bir hidrojen atom yerini değiştirir. Bununla birlikte, o kadar küçüktür ki, bir kuantum parçacığı olarak bariyeri aşamaz, sadece tünelleme etkisiyle bariyeri geçmeyi başarır.”
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.
Referans: “Atomik karbonun yoğunlaşması yoluyla uzayda peptitlere giden bir yol” SA Krasnokutski, K.-J. Chuang, C. Jäger, N. Ueberschaar ve Th. Henning, 10 Şubat 2022, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-021-01577-9