دانشمندان با توسل به علم شیمی یک پروتئین مصنوعی ساخته اند که می تواند بینش جدیدی از تکامل شیمیایی در زمین اولیه ارائه دهد.
همه سلول ها برای زنده ماندن به انرژی نیاز دارند، اما از آنجایی که انواع مواد شیمیایی موجود در روزهای اولیه سیاره در مقایسه با دامنه وسیع تنوع شیمیایی امروزی بسیار محدود بود، موجودات چند سلولی انرژی بسیار کمتری برای ساختن ساختارهای آلی پیچیده ای داشتند که جهان را تشکیل می دهند.
تحقیقات جدید شواهدی را ارائه می دهد که نشان می دهد بسیاری از موجودات زنده از حالت اولیه زمین به شدت به مولکول های فلزی به ویژه نیکل، برای کمک به ذخیره و مصرف انرژی متکی هستند.
تئوری های کنونی در مورد چگونگی پیدایش حیات میکروبی نشان می دهند که در حالی که سلول ها از دی اکسید کربن و هیدروژن به عنوان منبع سوخت استفاده می کردند، در مناطق غنی از فلزات کاهش یافته مانند آهن و نیکل نیز زندگی می کردند. این اولین واکنش های شیمیایی نیز عمدتاً توسط آنزیمی به نام استیل کوآنزیم A سنتاز یا ACS، یک مولکول ضروری برای تولید انرژی و تشکیل پیوندهای شیمیایی جدید، هدایت می شوند.
اما برای سال ها، دانشمندان در درباره نحوه عملکرد این آنزیم اختلاف نظر داشتند که آیا واکنش های شیمیایی که آن را تحریک می کند به طور تصادفی جمع آوری شده یا ساختار شیمیایی آن از یک نقشه دقیق پیروی می کند.
هانا شفات (Hannah Shafaat) یکی از پژوهشگران این مطالعه و استاد شیمی و بیوشیمی در دانشگاه ایالتی اوهایو، گفت که مدل مصنوعی این آنزیم چیزهای زیادی را در مورد چگونگی عملکرد جد بومی آن در چند میلیارد سال اول زمین نشان می دهد.
او می افزاید، در مقایسه با آنچه دانشمندان در طبیعت یافتند، مطالعه و دستکاری این مدل پروتئین بسیار ساده تر است. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی توانست به این نتیجه برسد که ACS در واقع باید مولکول ها را یک مرحله و در یک زمان بسازد. چنین اطلاعاتی برای درک اینکه چگونه شیمی آلی روی زمین شروع به بلوغ کرد بسیار مهم است.
شفاعت در ادامه گفت: به جای برداشتن آنزیم و از بین بردن آن، سعی می کنیم آن را از پایین به بالا بسازیم و دانستن اینکه باید کارها را به ترتیب درست انجام دهید، اساساً می تواند راهنمایی برای چگونگی بازسازی آن در آزمایشگاه باشد.
از آنجایی که دانشمندان امیدوارند آنچه را که ممکن است برای اولین بار از ماده اولیه پدید آمده باشد، درک کنند،.
شفاعت گفت: این مطالعه نشان داد که حتی آنزیم های ساده ای مانند مدل آنها می توانند از شکل گیری حیات اولیه پشتیبانی کنند. شفاعت، که نزدیک به پنج سال روی این پروژه کار کرده است، گفت که یافته های آنها علاوه بر اهمیت برای درک شیمی اولیه، پیامدهای گسترده ای برای سایر زمینه ها از جمله بخش انرژی دارد.
او گفت: اگر بتوانیم بفهمیم که چگونه طبیعت میلیاردها سال پیش استفاده از این ترکیبات را انجام داده، می توانیم برخی از همین ایده ها را برای دستگاه های انرژی جایگزین به کار بگیریم.
شفاعت در انتها گفت، با این حال، این مطالعه می تواند اولین گام در یافتن منبع انرژی طبیعی باشد که می تواند جایگزین استفاده بیش از حد انسان از بنزین و نفت شود. شرح کامل این پژوهش و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
