10 مارس 2023 – توسط دانشگاه راتگرز-یک نمایش کامپیوتری از پپتید نیکل بک اتم های نیتروژن ستون فقرات (آبی) را نشان می دهد که دو اتم مهم نیکل (نارنجی) را به هم پیوند می دهند. دانشمندانی که این بخش از پروتئین را شناسایی کرده‌اند معتقدند که ممکن است سرنخ‌هایی برای شناسایی سیاراتی در آستانه تولید حیات ارائه دهد. اعتبار: آزمایشگاه ناندا
تیمی از دانشمندان راتگرز که به شناسایی منشأ اولیه متابولیسم اختصاص داده شده‌اند – مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی هسته‌ای که برای اولین بار به حیات روی زمین کمک می‌کنند – بخشی از پروتئینی را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند سرنخ‌هایی برای کشف سیارات در آستانه تولید حیات در اختیار دانشمندان قرار دهد.
ویکاس ناندا، محقق مرکز بیوتکنولوژی و پزشکی پیشرفته (CABM) در راتگرز گفت: این تحقیق که در Science Advances منتشر شده است، پیامدهای مهمی در جستجوی حیات فرازمینی دارد، زیرا سرنخ جدیدی برای جستجو در اختیار محققان قرار می دهد.
بر اساس مطالعات آزمایشگاهی، دانشمندان راتگرز می گویند یکی از محتمل ترین کاندیداهای شیمیایی که زندگی را آغاز کرد، یک پپتید ساده با دو اتم نیکل بود که آنها آن را “نیکل بک” می نامند، نه به این دلیل که ارتباطی با گروه راک کانادایی دارد، بلکه به دلیل نیتروژن اصلی آن. اتم ها دو اتم مهم نیکل را پیوند می دهند. یک پپتید جزء پروتئینی است که از چند بلوک ساختمانی عنصری به نام اسیدهای آمینه تشکیل شده است.
ناندا گفت: «دانشمندان بر این باورند که زمانی بین 3.5 تا 3.8 میلیارد سال پیش، نقطه عطفی رخ داده است، چیزی که باعث تغییر از شیمی پری بیوتیک – مولکول‌های قبل از حیات – به سیستم‌های زنده و بیولوژیکی شد. “ما معتقدیم که این تغییر توسط چند پروتئین پیش ساز کوچک که مراحل کلیدی را در یک واکنش متابولیک باستانی انجام می دهند، ایجاد شده است. و ما فکر می کنیم یکی از این “پپتیدهای پیشگام” را پیدا کرده ایم.”
دانشمندانی که این مطالعه را انجام می دهند بخشی از یک تیم تحت رهبری راتگرز به نام تکامل نانوماشین ها در زمین کره ها و اجداد میکروبی (ENIGMA) هستند که بخشی از برنامه اختربیولوژی در ناسا است. محققان به دنبال درک چگونگی تکامل پروتئین ها برای تبدیل شدن به کاتالیزور غالب حیات بر روی زمین هستند.
دانشمندان ناسا هنگام جست و جوی جهان با تلسکوپ ها و کاوشگرها برای یافتن نشانه هایی از حیات گذشته، حال یا در حال ظهور، به دنبال «امضای زیستی» خاصی می گردند که به عنوان منادی حیات شناخته می شوند. ناندا گفت که پپتیدهایی مانند نیکل بک می توانند به جدیدترین علامت زیستی استفاده شده توسط ناسا برای شناسایی سیارات در آستانه تولید حیات تبدیل شوند.
محققان استدلال کردند که یک ماده شیمیایی محرک اصلی باید به اندازه کافی ساده باشد تا بتواند به طور خود به خود در یک سوپ پری بیوتیک جمع شود. اما باید از نظر شیمیایی به اندازه کافی فعال باشد تا پتانسیل گرفتن انرژی از محیط برای هدایت یک فرآیند بیوشیمیایی را داشته باشد.
برای انجام این کار، محققان یک رویکرد «تقلیل‌گرا» را اتخاذ کردند: آنها با بررسی پروتئین‌های موجود معاصر که با فرآیندهای متابولیک مرتبط هستند، شروع کردند. با دانستن اینکه پروتئین‌ها خیلی پیچیده‌تر از آن هستند که در اوایل ظاهر شوند، آنها را به ساختار اصلی خود تقسیم کردند.
پس از توالی آزمایش، محققان به این نتیجه رسیدند که بهترین نامزد نیکل بک است. این پپتید از 13 اسید آمینه ساخته شده و دو یون نیکل را به هم متصل می کند.
آنها استدلال کردند که نیکل یک فلز فراوان در اقیانوس های اولیه بود. وقتی به پپتید متصل می‌شود، اتم‌های نیکل به کاتالیزورهای قوی تبدیل می‌شوند و پروتون‌ها و الکترون‌های اضافی را جذب می‌کنند و گاز هیدروژن تولید می‌کنند. به گفته محققان، هیدروژن در زمین اولیه نیز فراوان‌تر بوده و منبع حیاتی انرژی برای تقویت متابولیسم بوده است.
ناندا گفت: «این مهم است زیرا، در حالی که نظریه‌های زیادی در مورد منشأ حیات وجود دارد، آزمایش‌های آزمایشگاهی واقعی بسیار کمی از این ایده‌ها وجود دارد. این کار نشان می‌دهد که نه تنها آنزیم‌های متابولیک پروتئینی ساده امکان‌پذیر هستند، بلکه بسیار پایدار و بسیار فعال هستند و آنها را به یک نقطه شروع قابل قبول برای زندگی تبدیل می‌کند.
