Ursprung des Lebens: Was war zuerst

Die Proteine ​​in einer Zelle, die genetisches Material codiert sind die Schrauben, Federn und Zahnräder einer lebenden Zelle, die alle beweglichen Teile. Aber die ersten Proteine, gehen wir davon aus, schien gut, bevor die Zellen und damit das Leben wie wir es kennen. Moderne Proteine ​​werden von 20 verschiedenen Aminosäuren hergestellt, sie alle wesentlich für Proteinbildung, und alle in der Form eines Polymers angeordnet ist, eine lange, kettenförmige Molekül, in dem die Anordnung jeder Aminosäure des Proteins entscheidend Funktion. Aber es ist ein Paradox in darüber nachzudenken, wie die frühesten Proteine ​​entstanden ist. Da die Aminosäuren zu machen Proteine ​​benötigt werden produziert, sich von anderen Proteinen, Enzymen. Es ist ein Huhn-und-Ei Art von Frage, und es hat bis jetzt teilweise beantwortet nur worden.

Wissenschaftler glauben, dass die ersten echten Proteine ​​aus kürzeren Proteinsegmenten genannt Peptide materialisierten. Die Peptide würden klebrige Anordnungen der Aminosäuren haben, die spontan in der Urzeit chemischen Suppe geschaffen wurden; die kurzen Peptide dann miteinander, im Laufe der Zeit gebunden hätten ein Protein, das eine Art von Aktion zu erzeugen. Die spontane Bildung von Aminosäuren hatte bereits im Jahr 1952, in dem berühmten Experiment von Miller und Urey, in denen nachgewiesen wurde repliziert sie die Bedingungen gedacht auf der Erde existieren vor dem Leben und zusätzliche Energie wie das, was durch Blitzschlag oder Vulkane kommen könnte. Es wird Aminosäuren könnte, unter den richtigen Bedingungen, Form ohne Hilfe von Enzymen oder einem anderen Mechanismus in einem lebenden Organismus vorgeschlagen, dass Aminosäuren das „Ei“ war, die das Enzym voran „Huhn.“

Tawfik, der in dem Institut Biomolecular Sciences-Abteilung ist, sagt, dass alles gut und gut „, sondern eine lebenswichtige Art von Aminosäure, die aus diesem Experiment und jedes Experiment wurde, dass in ihrem Gefolge gefolgt fehlt: Aminosäuren wie Arginin und Lysin, dass carry eine positive elektrische Ladung.“ Diese Aminosäuren sind besonders wichtig, um moderne Proteine, wie sie interagieren mit DNA und RNA, die beide die Netto-negative Ladungen tragen. RNA ist heute vermutet, das ursprüngliche Molekül zu sein, die Informationen und Kopien von uns beide tragen können, so Kontakt mit positiv geladenen Aminosäuren wären theoretisch für die weitere Schritte in der Entwicklung von lebenden Zellen notwendig sein, auftreten.

Aber es gab eine positiv geladene Aminosäuren, die in den Miller-Urey-Experimenten erschienen, eine Aminosäure namens Ornithin, die heute als Zwischenschritt ist in Arginin Produktion gefunden, ist aber nicht, selbst, verwendet, um Build-Proteine. Das Forschungsteam gefragt: Was passiert, wenn Ornithin die fehlende Aminosäure in jenen Vorfahren Proteine ​​war? Sie entwarfen ein originelles Experiment diese Hypothese zu testen.

Die Wissenschaftler begannen mit einem relativ einfachen Protein aus einer Familie, dass bindet an DNA und RNA, die Anwendung phylogenetische Methoden die Sequenz des Ahnen-Proteins abzuleiten. Dieses Protein würde in positive Ladungen reich waren 14 der 64 Aminosäuren, die entweder Arginin oder Lysin. Als nächstes wird sie geschaffen synthetische Proteine, in denen Ornithin diese als positive Ladungsträger ersetzt.

Die Ornithin-basierten Proteine ​​an DNA gebunden ist, aber schwach. In Metanis' Labor, jedoch fanden die Forscher heraus, dass einfache chemische Reaktionen umwandeln könnte Ornithin Arginin. Und diese chemischen Reaktionen traten unter diesen Bedingungen auf der Erde haben angenommen, herrschte zu der Zeit die ersten Proteine ​​erschienen wäre. Da mehr und mehr von der Ornithin zu Arginin umgewandelt wurde, kamen die Proteine ​​mehr und mehr moderne Proteine ​​ähneln, und zur Bindung an DNA in eine Weise, die stärker und selektiver war.

Die Wissenschaftler auch, dass in der Gegenwart von RNA entdeckt, dass die alte Form des Peptids in der Phasentrennung in Eingriff (wie Öltropfen in Wasser), einen Schritt, die dann an die Selbstorganisation und führen kann „departmentalization.“ Und das, sagt Tawfik schlägt vor, dass solche Proteine, zusammen mit RNA könnten Protozellen bilden, aus der wahren lebenden Zellen entwickelt haben könnten.

Prof. Dan Tawfik ist Inhaber des Nella und Leon Benoziyo-Lehrstuhls.