生活的出现大约45亿年前,是现代生物学的相对坚实的基础。
尽管水在促进地球的早期有机反应中起着至关重要的作用,但最基本的成分之一不会在水性环境中形成,这提出了生命最初如何获得它们的问题。
一个新的实验揭示了这些关键的化学反应是如何发生的。
酰胺键是链条中的链接氨基酸这构成了许多关键成分的基础,包括肽(氨基酸的短串)和蛋白质(可以以酶形式起作用的较长的氨基酸串)。
问题是酰胺键实际上是由于水的阻碍,这在海洋世界上是一个问题。科学家认为,一定要发挥作用的其他事情,而新的研究表明,魔术发生了正是在水和空气的边界上。
普渡大学化学家迪伦·霍尔纳(Dylan Holdena)和同事写道:“在这里,我们报告了在微米大小的水滴的空气 - 水界面上的独特反应性,导致在毫秒时期内形成肽异构体的形成。”发表论文。
“该反应是在环境条件下进行的,不需要其他试剂,酸,催化剂或辐射。”
该团队向含两个氨基酸的水喷洒了甘氨酸和L-丙氨酸的水,朝向质谱仪用于详细化学分析的设备。显示了两个氨基酸的链,一个二肽,显示在液滴中形成。
由于二肽能够建立进一步的氨基酸链,因此结果表明空气中的微螺旋体可以通过将溶解的氨基酸暴露于空气中来加快肽链的早期构造。
数十亿年前,可能以海洋喷雾形式产生了这种微圆头,从海洋中鞭打出来,从而为生命带来了必不可少的化学键。
更重要的是,在这些实验中观察到的反应发生了,而没有添加任何其他化学剂,催化剂或辐射源,这使得它更有可能在地球上发生数十亿年。
“观察到的纯净水滴空气 - 水界面的肽是所有益生元系统中最简单的肽,这表明,诸如大气气溶胶或海上喷雾等设置可能提供了一个独特而无处不在的环境,可以克服与生物核酸菌群的浓缩和聚合相关的能量障碍,以使其与生物素质的凝聚力相关。写研究人员。
如果团队合适,在最小的尺度上,微圆头水撞到了空气,则环境可能是干的而不是湿的 - 这意味着可以提供可以合成二肽的条件。
科学家一直在忙于研究如何在海洋环境中形成氨基酸链的各种解释。例如,可能发挥了作用,或者也许。现在,有一个新的选项。
但是,目前仍然是一个假设,将需要研究这些氨基酸链如何组合在一起,以及这些基本的化学构建块如何导致我们今天所知道的地球生活。
“这种反应性为在水性环境中形成第一个生物聚合物的形成提供了合理的途径,”写研究人员。
该研究已发表在PNAS。