U potrazi za otkrivanjem misterija o poreklu života na Zemlji, naučnici se upuštaju u vreme pre stvaranja DNK, istražujući ulogu ribonukleinske kiseline (RNK). RNK, vitalna komponenta savremenog života, ima jedinstvenu sposobnost da se samoreplikuje i katalizuje različite hemijske reakcije.
Izazov leži u razumevanju kako su gradivni blokovi RNK, poznati kao ribonukleotidi, formirani u haotičnim uslovima rane Zemlje, a zatim sastavljeni u RNK.
Hemičari kao što je Kvoc Fung Tran sa Univerziteta Novog Južnog Velsa (UNSV) u Sidneju aktivno su uključeni u ponovno stvaranje zamršenog lanca reakcija potrebnih za formiranje RNK tokom procesa života na Zemlji. Kao što Tran piše u članku za „The Conversation“, ključ je da se identifikuju hemijske reakcije koje su mogle da se dese u složenim i neukroćenim uslovima naše planete pre nekoliko milijardi godina.
Autokatalitičke reakcije
Studija koju su Tran i njegov tim sproveli istražuje potencijalnu ulogu takozvanih autokatalitičkih reakcija, gde proizvedene hemikalije podstiču da se ista reakcija nastavi, omogućavajući održivost u različitim okruženjima.
Integracija autokatalize u priznati hemijski put za proizvodnju ribonukleotida (i poreklo života) postaje verovatan scenario, s obzirom na jednostavnost molekula i zamršene uslove koji su vladali na ranoj Zemlji.
Autokatalitičke reakcije, sveprisutne u biologiji, kreću se od regulacije otkucaja srca do formiranja uzorka školjki. Reakcija formoze (bazna kondenzacija formaldehida u ugljene hidrate), koju je otkrio ruski hemičar Aleksandar Mihajlovič Butlerov 1861. godine, pojavljuje se kao fundamentalni primer autokatalize primenljive na ranoj Zemlji.
Počevši od glikolaldehida, ova reakcija, koja se oslanja na kontinuirano snabdevanje formaldehidom, stvara veće molekule kroz samoodrživi mehanizam.
Međutim, kada se formaldehid smanji, reakcija se zaustavlja, što dovodi do razlaganja proizvoda u katran.
Tranova studija istražuje integraciju reakcije formoze i proizvodnje ribonukleotida, posebno Povner-Sutherland puta (dobro poznati hemijski put za stvaranje ribonukleotida). Uprkos izazovima koji proizlaze iz neselektivne prirode reakcije formoze, dodavanje cijanamida uvodi intrigantan obrt, piše Tran. Ovaj jednostavan molekul preusmerava neke od proizvoda reakcije ka proizvodnji ribonukleotida, što rezultira manjom količinom, ali sa povećanom stabilnošću i smanjenom degradacijom.
Razumevanje porekla života
Tradicionalno, hemičari se fokusiraju na pojedinačne puteve kako bi maksimalizovali količinu i čistoću proizvoda, izbegavajući složenost. Međutim, Tranova studija odstupa od ovog redukcionističkog pristupa, pokazujući važnost istraživanja dinamičkih interakcija između različitih hemijskih puteva. Ove interakcije, koje se dešavaju sveprisutno van laboratorije, služe kao potencijalni most između hemije i biologije.
Autokataliza se proteže dalje od teorijskih istraživanja, pronalazeći praktične primene u industriji. Tranovo istraživanje, uključivanjem cijanamida u reakciju formoze, daje jedinjenje, 2-aminooksazol, relevantno u hemijskim istraživanjima i farmaceutskoj proizvodnji. Ova inovacija bi mogla da smanji troškove u farmaceutskoj sintezi, posebno ako se reakcija formoze može koristiti sa minimalnom količinom glikolaldehida, koji je skupa komponenta.
Tranovo istraživanje autokatalize, reakcija formoze i proizvodnje ribonukleotida ne samo da doprinose razumevanju porekla života, već obećava i industrijsku primenu, potencijalno revolucionišući uobičajene hemijske reakcije i farmaceutske proizvodne procese.
