Odtworzyli proces powstania życia. Badania polskich chemików w światowym „Science”
Program Allchemy opracowany przez polski zespół badaczy pod kierowaniem prof. Bartosza Grzybowskiego pozwolił odtworzyć sztuczne reakcje chemiczne zachodzące w określonych warunkach pomiędzy związkami chemicznymi. Projekt pomógł tym samym określić, jak powstało życie na Ziemi.
Sześć kluczowych związków
Magazyn „Science” opublikował rezultaty badań polskiego zespołu chemików, nad reakcjemi, które musiały zajść, aby na naszej planecie pojawiło się życie. Zespół wykorzystał do tego zaawansowaną wiedzę chemiczną, olbrzymie bazy danych oraz sztuczną inteligencję. Okazało się, że wystarczyło połączyć ze sobą kilka związków chemicznych: wodę, cząsteczkę azotu, metan, siarkowodór, wodę, amoniak i cyjanowodór, aby te zaczęły ze sobą reagować i tworzyć nowe substancje.
– Tym razem zaprzęgliśmy komputer do tego, by pomógł nam zrozumieć, jak powstały cząsteczki ważne dla życia – opowiedziała współkierująca zespołem dr Sara Szymkuć w magazynie „Science”.
Komputerowe symulacje wykazały, że nie potrzeba zbyt wielu koniecznych warunków aby zaczęły pojawiać się związki powielające same siebie. Innymi słowy, jedna reakcja chemiczna wystarczy, aby powstały kolejne. Jeśli pozwoli im się dalej reagować, powstaną następne. To może prowadzić do pojawienia się 1500 nowych substancji. Aby zaistniał pierwszy aminokwas – glicyna – wystarczy podać substancje zaledwie dwóm reakcjom chemicznym. Jeśli pozwolimy na kolejne pięć kroków reakcji, powstanie aż 27 związków chemicznych, które są charakterystyczne dla żywych organizmów.
Właściwości cząsteczek
Przygotowanie chemicznego „drzewa życia” i operowanie na tak ogromnej liczbie związków chemicznych wykracza poza możliwości pojedynczych chemików. Jednak sztuczna inteligencja i program Allchemy pozwalił odnajdywać kolejne ścieżki reakcji prowadzących do powstawania aminokwasów, enzymów i lipidów. Tym samym umożliwił zgromadzenie w jednym miejscu wszystkich cząsteczek, które mogły powstać na prebiotycznej Ziemi.
-Naukowcy mogą się tym narzędziem pobawić i sprawdzić swoje hipotezy dotyczące początków życia – wyjaśnia dr Szymkuć.
Badacze są pewni, że cząsteczki, z których korzysta życie zawsze zawierają pewien zbiór określonych cech: są rozpuszczalne w wodzie, stabilne termodynamicznie, do ich produkcji nie potrzeba wyraźnych zmian warunków reakcji i mają zbalansowane akceptory i donory wiązań wodorowych.
– Jest w tym regularność. Nie jest więc przypadkiem, co zostało wybrane w procesie chemicznej ewolucji życia – wyznał prof. Grzybowski. Naukowiec dodał również, że typowe dla takich reakcji jest pojawienie się katalizatorów. To one umożliwiają powstanie kolejnych reakcji.
Komputer pomaga chemikom
Spośród całego gąszczu reakcji komputer mógł wyłapać pierwsze autokatalityczne cykle reakcji, czyli takie, które prowadzą do skopiowania wyjściowej substancji. Zdaniem badaczy, już na bardzo wczesnym etapie mogło pojawić się zjawisko samoreplikacji, typowe dla życia. Musiały przy tym występować pęcherzyki oraz proste organelle. Do tego z kolei były potrzebne są surfaktanty tworzące micele, komponenty błony komórkowej.
-To, jakie reakcje mogły zachodzić na Ziemi przed nastaniem życia, projektował komputer i to jego wskazania powiedziały nam, które syntezy wykonać w laboratorium i jak to zrobić. Daje nam to kolejne potwierdzenie, że maszyny stają się coraz bardziej przydatnym narzędziem w badaniach dotyczących syntezy chemicznej – powstał prof. Grzybowski.
Opracowanie: Kamila Gulbicka
Źródło: niezalezna.pl
