De chemici van Purdue University hebben een mechanisme ontdekt waardoor peptidevormende reacties in water kunnen plaatsvinden - iets wat wetenschappers al tientallen jaren bezighoudt.

"Dit is in wezen de chemie achter de oorsprong van het leven", zegt Graham Cooks, de Henry Bohn Hass Distinguished Professor of Analytical Chemistry in Purdue's College of Science. "Dit is de eerste demonstratie dat oermoleculen, eenvoudige aminozuren, spontaan peptiden vormen, de bouwstenen van het leven, in druppeltjes zuiver water. Dit is een dramatische ontdekking."

Deze op water gebaseerde chemie, die leidt tot eiwitten en dus tot leven op aarde, zou ook kunnen leiden tot de snellere ontwikkeling van medicijnen om de meest slopende ziekten van de mensheid te behandelen. De ontdekking van het team werd gepubliceerd in het tijdschriftProceedings of the National Academy of Sciences .

Decennia lang hebben wetenschappers getheoretiseerd dat het leven op aarde in de oceanen is begonnen. De chemie bleef echter een raadsel. Ruwe aminozuren - iets dat dagelijks door meteorieten aan de vroege aarde wordt afgeleverd - kunnen reageren en aan elkaar vastklikken om peptiden te vormen, de bouwstenen van eiwitten en uiteindelijk leven. Vreemd genoeg vereist het proces het verlies van een watermolecuul, wat hoogst onwaarschijnlijk lijkt in een natte, waterige of oceanische omgeving. Om leven te kunnen vormen, had het water nodig. Maar het had ook ruimte nodig weg van het water.

Cooks, een expert in massaspectrometrie en vroege chemie van de aarde, en zijn team hebben het antwoord op het raadsel ontdekt:"Water is niet overal nat." Aan de rand, waar de waterdruppel de atmosfeer ontmoet, kunnen ongelooflijk snelle reacties plaatsvinden, waarbij abiotische aminozuren worden omgezet in de bouwstenen van het leven. Plaatsen waar zeespray de lucht in vliegt en golven het land beuken, of waar zoet water van een helling kabbelt, waren vruchtbare landschappen voor de potentiële evolutie van het leven.

De chemici hebben meer dan 10 jaar met massaspectrometers gewerkt om chemische reacties te bestuderen in druppeltjes die water bevatten.

"De snelheden van reacties in druppeltjes zijn ergens tussen de honderd en een miljoen keer sneller dan dezelfde chemicaliën die in bulkoplossing reageren", zei Cooks.

De snelheden van deze reacties maken katalysatoren overbodig, versnellen de reacties en maken, in het geval van vroege aardscheikunde, de evolutie van leven mogelijk. Begrijpen hoe dit proces werkt, is het doel geweest van tientallen jaren wetenschappelijk onderzoek. Het geheim van hoe het leven op aarde is ontstaan, kan wetenschappers helpen begrijpen waarom het is gebeurd en kan de zoektocht naar leven op andere planeten of zelfs manen informeren.

Begrijpen hoe aminozuren zichzelf hebben opgebouwd tot eiwitten en uiteindelijk levensvormen, zorgt voor een revolutie in het begrip van wetenschappers van chemische synthese. Diezelfde chemie zou synthetische chemici nu kunnen helpen bij het versnellen van de reacties die cruciaal zijn voor het ontdekken en ontwikkelen van nieuwe medicijnen en therapeutische behandelingen voor ziekten.

"Als je 's nachts door een academische campus loopt, zijn de gebouwen met de lichten aan waar synthetische chemici aan het werk zijn", zei Cooks. "Hun experimenten zijn zo traag dat ze dagen of weken achter elkaar lopen. Dit is niet nodig, en met behulp van druppelchemie hebben we een apparaat gebouwd, dat nu bij Purdue wordt gebruikt, om de synthese van nieuwe chemicaliën te versnellen en potentiële nieuwe medicijnen." + Verder verkennen

Wetenschappers ontdekken nieuwe 'oorsprong van leven' chemische reacties