Аминокиселините, които изграждат живота

Животът на Земята е изграден от 20 аминокиселини, които се срещат естествено в природата. Каква е причината за това и какво точно са аминокиселините? Аминокиселините са химични съединения или молекули, които задължително са изградени от аминогрупа (функционална група, съдържаща азот със свободна електронна двойка) и химична група с киселинни свойства. Най-добре познати са алфа-аминокиселините с карбоксилна група (COOH), в края на въглеродната верига. От тях са изградени всички генно детерминирани белтъци. Наименованието им (алфа е първата буква от гръцката азбука) произлиза от това, че амино и карбоксилна групи са разделени от един въглероден атом (алфа). Но не всички алфа-аминокиселини са естествено открити в природата.

Естествените аминокиселини се наричат протеиногенни и те изграждат белтъците във всички живи организми и всички те са алфа-аминокиселини. Но защо точно тези, а не други? Учени от САЩ смятат, че отговорът на този въпрос може да се открие в изучаването на формирането на фрагменти от протеини през пребиотичната (преди появата на живот) Земя. Д-р Люк Леман от Института "Скрипс" в Калифорния и проф. Лорен Уилямс от Института по технология в Джорджия, откриват, че протеиногенните аминокиселини се свързват по-лесно, формирайки малки протеини (олигомери), и от други подобни по структура молекули. Д-р Леман коментира, че при пребиотичната Земя, е имало наличност на много и различни аминокиселини и според него подбора на тези, които изграждат "живота" е основан не само на биологията, но и на определени химични свойства. Но какви са те и как могат да се открият?

Екипът от учени фокусира експерименталната си работа върху три протеиногенни аминокиселини, които имат положително заредени остатъци (странични вериги): Лизин, Аргинин и Хидтидин, незаменими за човешкия организъм. За сравнение използват и три, подобни по структура, молекули, за които се е смятало, че са били в изобилие в пребиотичната Земя, но не участват в изграждането на протеини. Експериментът представлява затопляне на аминокиселини, заедно с хидрокси киселина, гликолова или млечна, до 85 градуса по Целзий за една седмица. След този процес, се изследва утайката, която представлява продукта на реакцията. Д-р Леман самата, че остатъците от различните аминокиселини би трябвало да са подобни, дори еднакви, поради сходството на молекулите, но резултатите са изненадващи. Учените откриват, че протеиногенните аминокиселини реагират по-ефикасно и създават по-малък брой странични продукти, в сравнение с непротеиногенните им копия.

За да се уверят, че резултатите са верни, екипът прави нови експерименти, които се състоят от два типа аминокиселини – протеиногенна и непротеиногенна, които да се конкурират в една и съща реакция. Резултатите потвърждават първоначалните открития и протеиногенните аминокиселини побеждават. Д-р Леман прави заключението, че все още има много неразбрани химични и физични фактори, които играят важна роля в прехода при преминаването от т.н. пребиотична супа в живот. Д-р Хендерсън (Джим) Клийвс от Института по технология в Токио, коментира, че  това научно изследване показва сложността на полимеризационната химия и нейната роля в еволюцията на протеини. Според учения има още много неизвестни в ранната поява на живот, но подобни открития помагат със запълването на празнотите в тази спекулативна научна област. С подобни експерименти, един ден ще знаем точно как се е зародил животът.