Un composto chimico essenziale per tutti gli esseri viventi è stato sintetizzato in un laboratorio in condizioni che potrebbero essersi verificate sulla Terra primordiale, suggerendo che abbia avuto un ruolo all'inizio della vita, secondo un nuovo studio condotto da ricercatori dell'University College di Londra.
Il composto, la panteteina, è il frammento attivo del coenzima A. È importante per il metabolismo, i processi chimici che mantengono la vita. Studi precedenti non sono riusciti a sintetizzare efficacemente la pantetina, suggerendo che fosse assente all'origine della vita.
Nel nuovo studio, pubblicato sulla rivista Science , il gruppo di ricerca ha creato il composto in acqua a temperatura ambiente utilizzando molecole formate da acido cianidrico, che probabilmente era abbondante sulla Terra primordiale.
Una volta formata, hanno detto i ricercatori, è semplice immaginare come la pantetina potrebbe aver aiutato le reazioni chimiche che hanno portato da semplici precursori di proteine e molecole di RNA ai primi organismi viventi, un momento che si pensa sia avvenuto 4 miliardi di anni fa.
Lo studio mette in discussione l'opinione di alcuni ricercatori del settore secondo cui l'acqua è troppo distruttiva perché la vita possa originarsi al suo interno e che la vita più probabilmente ha avuto origine in pozze che periodicamente si seccavano.
A guidare le reazioni che hanno prodotto la pantetina sono state molecole ricche di energia chiamate aminonitrili, che sono strettamente correlati chimicamente agli amminoacidi, gli elementi costitutivi delle proteine e della vita.
I membri dello stesso team, guidato dal professor Matthew Powner (Chimica dell'UCL), hanno già utilizzato una chimica simile alimentata dagli aminonitrili per dimostrare come altri ingredienti biologici chiave potrebbero essere creati all'origine della vita, inclusi i peptidi (catene di aminoacidi che creano proteine ) e nucleotidi (gli elementi costitutivi dell'RNA e del DNA).
Il professor Powner, autore senior dell'articolo, ha affermato:"Questo nuovo studio è un'ulteriore prova del fatto che le strutture di base della biologia, le molecole primarie da cui è costruita la biologia, sono predisposte a formarsi attraverso la chimica del nitrile.
"La facilità con cui si possono creare diverse classi di molecole biologiche utilizzando i nitrili mi ha convinto che, anziché la vita preceduta da una molecola come l'RNA, ed esistendo un "mondo di RNA" prima che la vita iniziasse, sono emerse le molecole fondamentali della biologia uno accanto all'altro:una rete di RNA, proteine, enzimi e cofattori che porta ai primi organismi viventi.
"Il nostro lavoro futuro esaminerà come queste molecole si sono unite, come la chimica della pantetina dialoga con la chimica dell'RNA, dei peptidi e dei lipidi, ad esempio, per fornire una chimica che le singole classi di molecole non potrebbero fornire isolatamente."
Un notevole tentativo precedente di sintetizzare la pantetina fu fatto nel 1995 dal defunto chimico americano Stanley Miller, che aveva avviato gli esperimenti sul campo dell'origine della vita tre decenni prima, creando amminoacidi da quattro semplici sostanze chimiche in tubi di vetro.
Tuttavia, nell'esperimento successivo del 1995, le rese di pantetina erano molto basse e richiedevano concentrazioni estremamente elevate di sostanze chimiche che erano state essiccate e sigillate in un tubo ermetico prima di essere riscaldate a 100° centigradi.
Il dottor Jasper Fairchild (UCL Chemistry), uno degli autori principali dello studio, che ha condotto il lavoro come parte del suo dottorato di ricerca, ha affermato:"La differenza principale tra lo studio di Miller e il nostro è che mentre Miller ha cercato di utilizzare la chimica degli acidi, noi abbiamo utilizzato i nitrili. Sono i nitrili che apportano l'energia e la selettività. Le nostre reazioni si svolgono semplicemente in acqua e producono rese elevate di pantetina con concentrazioni relativamente basse di sostanze chimiche necessarie."
Il professor Powner ha aggiunto:"Si presumeva che si dovessero produrre queste molecole dagli acidi, perché l'uso degli acidi sembra essere biologico, e questo è ciò che ci viene insegnato a scuola e all'università. Ci viene insegnato che i peptidi sono costituiti da amminoacidi.
"Il nostro lavoro suggerisce che questa visione convenzionale ha ignorato un ingrediente essenziale, l'energia necessaria per creare nuovi legami. Le reazioni sembrano un po' diverse con i nitrili, ma i prodotti finali - le unità di base della biologia - sono indistinguibili se formati attraverso la chimica dell'acido o del nitrile. "
Sebbene l'articolo si concentri esclusivamente sulla chimica, il gruppo di ricerca ha affermato che le reazioni dimostrate avrebbero potuto plausibilmente aver avuto luogo in pozze o laghi d'acqua sulla Terra primordiale (ma probabilmente non negli oceani poiché le concentrazioni delle sostanze chimiche sarebbero probabilmente troppo elevate). diluito).
Ulteriori informazioni: Jasper Fairchild et al, Sintesi chemoselettiva della pantetina prebioticamente plausibile in acqua, Scienza (2024). DOI:10.1126/science.adk4432. www.science.org/doi/10.1126/science.adk4432
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Fornito da University College London
