A kvantum kémia megmutatja, miért van szükségünk ennyi aminosavra

A biokémia egyik legöregebb, eddig megválaszolatlan kérdése, hogy miért van szükség 20 aminosavra az élethez, amikor az eredeti 13 is elegendő lenne. A kvantum kémia most választ adhat a kérdésre.

Az új kutatás szerint, a hét új aminosav jobb kémiai reakcióképessége teszi őket nélkülözhetetlenné az élethez, annak ellenére, hogy térbeli elrendezésük tekintetében semmit nem adnak.

A kvantum kémiában a kvantum mechanika bizonyos alapelveit – a részecskéket hullám tulajdonságokkal írják le – alkalmazzák annak a meghatározására, hogy az atomok hogyan viselkednek egy kémiai reakció során.

Ezt felhasználva az új tanulmányért felelős nemzetközi kutatócsapat képes volt a meteorit töredékeken a Földre kerülő aminosavakat, a mai élethez szükséges aminosavakhoz hasonlítani.

“Az űrben lévő halott kémiából való átmenetet a mai saját biokémiánk felé az építőelemek lágysága, növekedése és emiatt a reakcióképessége is feljavult,” mondta Bernd Moosmann, a kutatásban részt vevő egyik tudós.

Az aminosavak, a DNS által kódolt utasítások alapján fehérjékké állnak össze. Ezek a savak röviddel a Föld létrejötte után – 4,54 milliárd évvel ezelőtt – már megjelentek a bolygónkon és ezért az élet egyik legkorábbi építőelemei lehetnek.

Azonban a kérdés, hogy az evolúció során miért volt szükség 20 aminosavra ehhez a folyamathoz az eddig nem volt tiszta, mivel az első 13 a kutatók szerint elég lett volna a feladatra.

Ennek a 7 aminosavnak a jobb “lágysága” azt jelenti, hogy a molekulák reakcióképesebbek és rugalmasabban kezelik a kémiai változásokat.

Az elméleti igazolást követően kvantum kémiai számításokkal megállapították a különböző aminosavak tulajdonságait, majd kísérleti úton igazolták.

A csapat eredményei szerint az extra aminosavak – kiemelten a metionin, triptofán és szelénocisztein – valószínűleg a Föld légkörében lévő oxigén szint emelkedése miatt alakultak ki. Nehéz feladat ilyen messzire visszatekinteni, mivel az első szerves anyagoknak semmilyen maradványa nem maradt fenn, amit meg lehetne vizsgálni – és ha fenn is maradt volna a vizsgálat a maradványok kora miatt valószínűleg nem sok eredményt hozna.

Ahogy az oxigén szint emelkedett a kezdeti sejteknek úgy kellett egyre nagyobb oxidatív stresszel szembenézniük. A kutatók szerint ez az evolúciós nyomás vezetett az új aminosavak létrejöttéhez.

Forrás: pnas.org | Kép: Michael Plenikowski

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.