Amerikalı kimyagerler, proteinlerin temeli olan peptit bağlarının sulu bir ortamda oluşamayacağını belirlemişlerdir. Karmaşık organik bileşikler, deniz spreyi gibi su ve hava arasındaki arayüzde en kolay şekilde oluşur. Yani hem okyanus hem de atmosfer yaşamın başlangıcı için gereklidir.
Dünya’daki yaşamın kökeni için iki ana teori vardır. Birincisi abiyojeniktir. Sonuç olarak, karmaşık organik bileşikler – amino asitlerin merkezi bir yer işgal ettiği “yaşamın yapı taşları” – prebiyotik reaksiyonların bir sonucu olarak doğrudan gezegenimizdeki inorganik maddelerden oluşmuştur.
Bu varsayım ilk olarak 1922’de Rus biyolog Alexander Oparin tarafından yapıldı. Ve 1950’lerin ortalarında, Amerikalı biyokimyacılar Stanley Miller ve Harold Urey, su, amonyak, karbon monoksit ve metan gibi en basit bileşiklerden amino asitler elde ederek hipotezi deneysel olarak doğruladılar. Bunu yapmak için laboratuvar, erken Dünya’nın koşullarını yeniden yarattı: “ilkel suyu” kaynama noktasına kadar ısıttı, içine elektrotların yerleştirildiği bir şişeden buhar geçirdi ve sonra soğutuldu.
İkinci teoriye “panspermi” denir. Savunucuları, yaşamın uzaydan geldiğini iddia ediyor. 19. yüzyılda dile getirilen bu fikir, uzun zamandır bilim dışı kabul ediliyordu. Ama sonra kozmosun “yaşam tuğlaları” ile dolu olduğu ortaya çıktı. Yıldızlararası uzayda karmaşık organik moleküllerin spektrumları bulunur. Kuyruklu yıldızlar, üre, amino asitler ve nükleotidlerin oluşumuna yol açabilecek amonyum tuzları ve diğer bileşikleri içerir. Ve meteorlarda – DNA ve RNA için gerekli olan eksiksiz bir azotlu baz seti.
Ana prebiyotik moleküllerin – amino asitlerin – Dünya’daki görünümü sorunu kolayca çözülür. Zorluklar daha da artar. Peptidler, proteinler ve nükleik asitler gibi tüm canlıların temelini oluşturan birincil “yapı taşlarından” karmaşık biyopolimerlerin nasıl oluştuğunu açıklamak oldukça zordur.
Kimyasal bir bakış açısından peptitler, peptit (amid) bağları —C(O)NH- ile bağlanan iki veya daha fazla amino asitten oluşan moleküllerdir. Dipeptitler, iki amino asitten oluşan zincirlerdir. Birkaç tane olduğunda, bunlar polipeptitlerdir, 50’den fazlası zaten proteindir.
Peptit bağlarının oluşumu en önemli biyokimyasal reaksiyonlardan biridir. Vücutta enzimler tarafından katalize edilir (hızlandırılır). Hücreler, gerekli proteinleri hızla üretmek için makromoleküler makineler gibi çalışan ribozom adı verilen özel organellere sahiptir. Peptidlerin toplanma sırası genetik kodu belirler.
Laboratuvar koşulları altında, kısa peptit zincirlerinin bile sentezi, dış koşullara aşırı derecede kaprisli ve katalizör gerektiren çok aşamalı bir süreçtir. Dehidrasyon reaksiyonuna dayanır – amino asit kalıntıları, H2O moleküllerinin salınımı ile birbirleriyle birleşir.
Asıl zorluk, geleneksel olarak yaşamın ortaya çıktığına inanılan su ortamında, dehidrasyonun ancak prebiyotik aşamada bulunamayan organik enzimlerin katılımıyla mümkün olması gerçeğinde yatmaktadır. Aynı zamanda, tüm yaşam formlarının sürdürülmesi için su gereklidir. Bir kısır döngü ortaya çıkıyor.
Purdue Üniversitesi’nden Amerikalı bilim adamları, “su paradoksuna” kendi çözümlerini önerdiler. Makaleleri PNAS dergisinde yayınlandı. On yıldan fazla bir süredir damla kimyası ile uğraşıyorlar – kütle spektrometrisi yöntemlerini kullanarak, mikron altı sıvı damlalarındaki reaksiyonları inceliyorlar. Özellikle araştırmacılar, amino asitlerin mikrodamlacıklarda peptitlere dönüştürülmesinin geleneksel çözümlere göre birkaç kat daha hızlı olduğunu buldular. Bu, katalizörlere, karmaşık organik bileşenlere veya radyasyon veya elektrik deşarjları şeklinde ek maruz kalma ihtiyacını ortadan kaldırır.
Bilim adamları, iki farklı amino asit, glisin ve L-alanin içeren mikro damla suları bir kütle spektrometresine püskürterek, dipeptit bağlarının oluşumunu gözlemlediler. Böylece birincil organik moleküllerin, basit amino asitlerin, yaşamın yapı taşlarını saf su damlalarında kendiliğinden oluşturduğunu kanıtladılar.
Yazarlar, geçmişte, termodinamik olarak uygun peptit sentezi için en uygun koşulların, örneğin deniz dalgaları tarafından oluşturulan mikroskobik damlacıkların yüzeyinde, su ve hava arasındaki arayüzde ortaya çıktığına inanmaktadır.
“Atmosferik aerosoller veya deniz spreyi, biyomoleküllerin sudaki yoğunlaşması ve polimerizasyonunun neden olduğu enerjik engelin üstesinden gelmek için benzersiz ve yaygın bir ortam sağlayabilir.“, makale diyor.
Bilim adamları, keşiflerinin belirli bir pratik uygulama bulacağını umuyorlar. Purdue Üniversitesi’nde damlama teknolojisi ilkesiyle çalışan bir pilot tesis kurdular. Araştırmacılar, gelecekte bu tür ekipmanların karmaşık organik maddelerin hızlandırılmış sentezi ve yeni ilaçların geliştirilmesi için kullanılabileceğine inanıyor.