Amerikanische Chemiker haben gezeigt, dass Diamidophosphat, das auf der jungen Erde verfügbar war, an Reaktionen teilnehmen kann, die zur Bildung von Nukleotiden und Membranen zukünftiger Zellen führen.
DNA- und RNA-Ketten bestehen aus Nukleosiden, die an Phosphateinheiten gebunden sind. Es wird auch für die Bildung einer Doppelschicht aus Phospholipiden - der Basis von Zellmembranen - und für die Reaktionen der Peptidbildung aus einzelnen Aminosäuren benötigt. Obwohl das Auftreten der meisten Verbindungen, die biologische Makromoleküle falten, bereits nachgewiesen wurde, ist die Situation mit Phosphorylierungsreaktionen, die zur Zugabe von Phosphaten führen könnten, immer noch schwierig.
Es wurde eine Reihe von Szenarien vorgeschlagen, die unter den Bedingungen der frühen Erde realisiert werden könnten, die sich jedoch bisher nicht in Klarheit und Einfachheit unterscheiden. Es wird daher angenommen, dass verschiedene Arten von Phosphaten mit verschiedenen Molekülen reagieren können, und zwar jedes Mal - unter ihren eigenen speziellen Bedingungen. All dies ist zu schwierig umzusetzen, insbesondere im Rahmen einer einzigen Umgebung, in der offenbar Reaktionen auftraten, die zur Entstehung des Lebens führten.
Eine neue - und viel einfachere - Version wurde von einem Team von Chemikern am Scripps Research Institute (TSRI) unter der Leitung von Ramanarayanan Krishnamurthy vorgeschlagen. In einem in der Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlichten Artikel wurde Diamidophosphat (DAP) als universelles Phosphorylierungsmittel in der prebiologischen chemischen Evolution vorgestellt. Im Labor haben Wissenschaftler gezeigt, dass DAP in wässriger Lösung über einen weiten Temperaturbereich und andere Bedingungen mit allen RNA-Vorläufernukleosiden interagieren kann.
In Gegenwart eines Imidazol-Katalysators (der anscheinend auf der frühen Erde weit verbreitet war) reagiert DAP sowohl mit Glycerin als auch mit Fettsäuren - der Basis von Zellmembranphospholipiden, die im Wasser sofort hohle Vesikel bilden. Und bereits bei Raumtemperatur reagiert DAP mit Aminosäuren - Asparagin, Glutamin, Glycin -, die an der Bildung kurzer Peptidketten aus diesen beteiligt sind.
Die Phosphorylierung von drei Arten organischer Verbindungen - Nukleoside, Aminosäuren und Fettsäuren - unter Verwendung von DAP ergibt fertige Oligonukleotide, Peptide und Membranvesikel / Vesikel / Krishnamurthy Lab, TSRI
Zuvor haben Krishnamurti und seine Kollegen die Fähigkeit von DAP gezeigt, einfache Zucker zu phosphorylieren, indem sie an der Synthese vieler anderer lebenswichtiger Moleküle beteiligt sind. Angesichts der Tatsache, dass all diese Reaktionen im Labor unter den gewöhnlichsten Bedingungen stattfanden, hätten sie durchaus auf der jungen Erde ablaufen können. Darüber hinaus ist der Phosphorylierungsmechanismus, der bei Wechselwirkungen mit DAP realisiert wird, der gleiche wie der, der heute von effizienteren Proteinkinasen verwendet wird. Dies könnte ein weiteres indirektes Argument für die große Rolle sein, die dieses Phosphat für den Ursprung des Lebens spielte.
Sergey Vasiliev
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