모든 생명에 필수적인 화합물이 생명의 기원에 중요한 역할을 했을 가능성이 있음

모든 생명체에 필수적인 화합물이 초기 지구에서 발생할 수 있는 조건에서 실험실에서 합성되었으며, 이는 이것이 생명 초기에 역할을 했음을 암시한다고 UCL 연구진이 주도한 새로운 연구에서 발견되었습니다.

판테테인이라는 화합물은 코엔자임 A의 활성 단편입니다. 이는 생명을 유지하는 화학적 과정인 신진대사에 중요합니다. 이전 연구에서는 판테테인을 효과적으로 합성하는 데 실패하여 생명의 기원에는 판테테인이 없었다는 제안이 나왔습니다.

저널에 발표된 새로운 연구에서 과학연구팀은 초기 지구에 풍부했을 가능성이 있는 시안화수소에서 형성된 분자를 사용하여 실온의 물에서 화합물을 생성했습니다.

연구진은 판테테인이 일단 형성되면 단백질과 RNA 분자의 단순한 선구자에서 최초의 생명체에 이르기까지 이어지는 화학 반응(40억년 전에 일어난 것으로 생각되는 순간)을 어떻게 도왔는지 상상하는 것은 간단하다고 말했습니다.

이번 연구는 물이 생명이 탄생하기에는 너무 파괴적이며, 주기적으로 말라가는 웅덩이에서 생명이 탄생했을 가능성이 높다는 일부 연구자들의 견해에 도전합니다.

판테테인을 생성하는 반응을 주도하는 것은 아미노니트릴이라고 불리는 에너지가 풍부한 분자였으며, 이는 단백질과 생명의 구성 요소인 아미노산과 화학적으로 밀접하게 관련되어 있습니다.

Matthew Powner 교수(UCL 화학)가 이끄는 같은 팀의 구성원은 이미 아미노니트릴을 기반으로 하는 유사한 화학을 사용하여 펩타이드(아미노산의 단백질 생성 사슬)를 포함하여 생명의 기원에서 다른 주요 생물학적 성분이 어떻게 생성될 수 있는지 보여주었습니다. ) 및 뉴클레오티드(RNA 및 DNA의 구성 요소).

논문의 수석 저자인 Powner 교수는 다음과 같이 말했습니다: “이 새로운 연구는 생물학의 기본 구조, 즉 생물학을 구성하는 주요 분자가 니트릴 화학을 통해 형성되는 경향이 있다는 추가 증거입니다.

“니트릴을 사용하여 다양한 종류의 생물학적 분자를 쉽게 만들 수 있다는 점을 통해 생명이 시작되기 전에 RNA와 같은 하나의 분자가 존재하고 생명이 시작되기 전에 ‘RNA 세계’가 있는 것이 아니라 생물학의 기본 분자가 출현했다는 확신을 갖게 되었습니다. 서로 나란히 — 최초의 생명체로 이어지는 RNA, 단백질, 효소 및 보조 인자의 네트워크입니다.

“우리의 향후 연구에서는 이러한 분자들이 어떻게 결합하는지, 예를 들어 판테테인 화학이 RNA, 펩타이드 및 지질 화학과 어떻게 대화하여 개별 클래스의 분자가 분리하여 전달할 수 없는 화학을 전달하는지 살펴볼 것입니다.”

판테테인을 합성하려는 주목할만한 초기 시도는 1995년 미국의 화학자 스탠리 밀러(Stanley Miller)에 의해 이루어졌습니다. 그는 30년 전에 유리관에 있는 네 가지 간단한 화학 물질로부터 아미노산을 생성하는 생명 기원 실험을 시작했습니다.

그러나 1995년 후반 실험에서는 판테테인의 생산량이 매우 낮았으며 섭씨 100도까지 가열되기 전에 건조되고 밀폐된 튜브에 밀봉된 극도로 높은 농도의 화학 물질이 필요했습니다.

박사 과정의 일환으로 연구를 수행한 이번 연구의 주요 저자인 Jasper Fairchild(UCL 화학) 박사는 다음과 같이 말했습니다. “밀러의 연구와 우리 연구의 주요 차이점은 밀러가 산성 화학을 사용하려고 한 반면 우리는 니트릴을 사용했다는 것입니다.” 에너지와 선택성을 가져오는 니트릴입니다. 우리의 반응은 물 속에서만 진행되며 상대적으로 낮은 농도의 필요한 화학 물질로 높은 수율의 판테테인을 생산합니다.”

Poner 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. “산을 사용하는 것은 생물학적인 것처럼 보이기 때문에 산에서 이러한 분자를 만들어야 한다고 가정해 왔고, 이것이 우리가 학교와 대학에서 가르치는 내용입니다. 우리는 펩타이드가 아미노산으로 만들어진다고 배웠습니다.

“우리의 연구는 이러한 전통적인 견해가 필수 성분, 즉 새로운 결합을 형성하는 데 필요한 에너지를 무시했음을 시사합니다. 반응은 니트릴과 약간 다르게 보이지만 생물학의 기본 단위인 최종 생성물은 산을 통해 형성되거나 니트릴을 통해 형성되는지 구분할 수 없습니다. 화학.”

논문은 화학에만 초점을 맞추고 있지만 연구팀은 그들이 보여준 반응이 초기 지구의 웅덩이나 물 호수에서 일어날 가능성이 있다고 말했다. 희석).

새로운 연구는 공학 및 물리 과학 연구 위원회, 시몬스 재단, 폭스바겐 재단의 지원을 받았습니다. 생명의 기원에 대한 연구의 결과로 Powner 교수는 2021년 젊은 과학자를 위한 Blavatnik 상 최종 후보로 선정되었습니다. 이 상은 “이미 기술과 세상에 대한 우리의 이해를 변화시키고 있는” 연구를 수행한 42세 이하의 과학자에게 수여됩니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240222214056.htm