Amerykańscy chemicy wykazali, że diamidofosforan, który był dostępny na młodej Ziemi, mógł uczestniczyć w reakcjach, które doprowadziły do powstania nukleotydów i błon przyszłych komórek.
Łańcuchy DNA i RNA składają się z nukleozydów przyłączonych do jednostek fosforanowych. Jest również potrzebny do tworzenia podwójnej warstwy fosfolipidów - podstawy błon komórkowych oraz do reakcji tworzenia peptydów z poszczególnych aminokwasów. Jednakże, chociaż pojawienie się większości związków, które fałdują makrocząsteczki biologiczne, zostało już ustalone, z fosforylacją - reakcjami, które mogą prowadzić do dodawania fosforanów - sytuacja jest nadal trudna.
Zaproponowano szereg scenariuszy, które można by zrealizować w warunkach wczesnej Ziemi, ale jak dotąd nie są one jasne i proste. Zakłada się więc, że różne rodzaje fosforanów mogą reagować z różnymi cząsteczkami i za każdym razem - we własnych, specjalnych warunkach. Wszystko to jest zbyt trudne do zrealizowania, zwłaszcza w ramach jednego środowiska, w którym najwyraźniej były reakcje, które doprowadziły do powstania życia.
Nowa - i znacznie prostsza - wersja została zaproponowana przez zespół chemików z Scripps Research Institute (TSRI), kierowany przez Ramanarayanan Krishnamurthy. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Chemistry przedstawili diamidofosforan (DAP) jako uniwersalny środek fosforylujący w prebiologicznej ewolucji chemicznej. W laboratorium naukowcy wykazali, że w roztworze wodnym DAP jest w stanie oddziaływać ze wszystkimi nukleozydami prekursorowymi RNA w szerokim zakresie temperatur i innych warunków.
W obecności katalizatora imidazolowego (który najwyraźniej był dość rozpowszechniony na wczesnej Ziemi), DAP reaguje zarówno z glicerolem, jak i kwasami tłuszczowymi - podstawą fosfolipidów błony komórkowej, które natychmiast tworzą puste pęcherzyki w wodzie. A już w temperaturze pokojowej DAP reaguje z aminokwasami - asparaginą, glutaminą, glicyną - uczestnicząc w tworzeniu z nich krótkich łańcuchów peptydowych.
Fosforylacja trzech rodzajów związków organicznych - nukleozydów, aminokwasów i kwasów tłuszczowych - za pomocą DAP daje gotowe oligonukleotydy, peptydy i pęcherzyki błonowe / Krishnamurthy Lab, TSRI
Wcześniej Krishnamurti i jego współpracownicy wykazali zdolność DAP do fosforylacji cukrów prostych poprzez udział w syntezie wielu innych cząsteczek ważnych dla życia. Biorąc pod uwagę, że wszystkie te reakcje miały miejsce w laboratorium w najzwyklejszych warunkach, mogły równie dobrze postępować na młodej Ziemi. Ponadto mechanizm fosforylacji, który jest realizowany w interakcjach z DAP, jest taki sam, jak ten stosowany obecnie przez bardziej wydajne kinazy białkowe, co może służyć jako kolejny pośredni argument przemawiający za wielką rolą, jaką ten fosforan odegrał w powstaniu życia.
Sergey Vasiliev
Film promocyjny: