జీవం యొక్క మూలం రసాయన బిల్డింగ్ బ్లాక్‌ల యొక్క ఒక ‘చేతి’కి అనుకూలంగా ఉందా?

UCLA మరియు NASA నుండి జరిపిన పరిశోధనలో పరమాణు విన్యాస నమూనా రసాయన సిద్ధత కాకుండా ఇతర కారకాల నుండి వచ్చే అవకాశం ఉందని కనుగొంది

కీ టేకావేలు

• UCLA మరియు NASA యొక్క గొడ్దార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్ పరిశోధకుల నుండి నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్‌లో ఇటీవలి పేపర్, జీవిత రహస్యంపై కొత్త అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది.
• ఇప్పటికే ఉన్న మాలిక్యులర్ బయాలజీ నిర్మాణాలపై దృష్టి సారించిన మునుపటి ప్రయోగాలు జీవితం పరమాణు హోమోకైరాలిటీకి ముందడుగు వేస్తుందని సూచిస్తున్నాయి: ఈ రోజు మనం చూస్తున్నట్లుగా “ఒక చేతికి” ప్రాధాన్యత.
• ఆర్‌ఎన్‌ఏ ప్రపంచంలో ఉండే నిర్మాణాలపై దృష్టి సారించిన కొత్త పరిశోధన, అమైనో ఆమ్లాల యొక్క ఒక చిరల్ రూపానికి RNA మొదట్లో రసాయన పక్షపాతాన్ని కలిగి లేదని సూచిస్తుంది.

భూమిపై జీవం ప్రాథమికంగా భిన్నంగా కనిపిస్తుందా – మన జన్యు సంకేతం యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు మరియు మన శరీరాలను ఏర్పరిచే ప్రోటీన్‌ల వరకు’ మరియు మనకు తెలిసినట్లుగా ఈ అణువులు ఎడమ లేదా కుడిచేతి వాటంపై ఆధారపడి ఉండే అవకాశం ఉందా? మేరీల్యాండ్‌లోని గ్రీన్‌బెల్ట్‌లోని UCLA మరియు NASA యొక్క గొడ్దార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్ పరిశోధకుల నుండి నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్‌లో ఇటీవలి పేపర్, రహస్యం గురించి కొత్త అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది. జీవితం. భూమిపై తొలి జీవం భిన్నమైన ఆకారాన్ని తీసుకునే అవకాశం వచ్చినప్పుడు, అది రసాయనిక టాస్-అప్ అని అధ్యయనం కనుగొంది.

రసాయన శాస్త్రంలో, అణువులు రెండు విభిన్న 3D మిర్రర్-ఇమేజ్ రూపాల్లో ఉంటాయి. కానీ ఈ ఒకేలాంటి జంట అణువులు పూర్తిగా సుష్టంగా లేవు. కుడి చేయి మరియు ఎడమ చేతి వలె, వాటిని ఒకదానిపై ఒకటి అతివ్యాప్తి చేయలేము. ఈ ఆస్తిని చిరాలిటీ అంటారు.

చక్కెరలలో చిరాలిటీ ఉంది – ప్రత్యేకంగా DNA (డియోక్సిరిబోన్యూక్లియిక్ యాసిడ్) మరియు RNA (రిబోన్యూక్లియిక్ యాసిడ్)లోని “రైబోస్” – అలాగే 20 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సాధారణ అమైనో ఆమ్లాలు, ఇవి జన్యుపరమైన సూచనలను అమలు చేసే అన్ని ప్రోటీన్ల బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లుగా పనిచేస్తాయి.

భూమిపై ఉన్న అన్ని జీవులు “కుడిచేతి” చక్కెరలు మరియు “ఎడమచేతి” అమైనో ఆమ్లాలతో రూపొందించబడ్డాయి.

వారి మిర్రర్-ఇమేజ్ ప్రతిరూపాలు కూడా ఉన్నాయి. సిద్ధాంతపరంగా, ఎన్‌యాంటియోమర్‌లు అని పిలువబడే ఆ రేఖాగణిత జంట అణువులు జీవితానికి బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లుగా కూడా పనిచేస్తాయి. కానీ ఇక్కడ భూమిపై, జీవితంలో పాల్గొన్న అన్ని అణువులు ప్రత్యేకంగా ఒకే చిరాలిటీని కలిగి ఉంటాయి.

DNA మరియు RNAలోని కుడిచేతి చక్కెరలు మరియు ఎడమచేతి అమైనో ఆమ్లాలు భూమి ప్రారంభ కాలంలో ఒకదానితో ఒకటి పనిచేయడానికి పరిణామం చెందాయని భావిస్తున్నారు, ఇక్కడ DNA మరియు అమైనో ఆమ్లాలకు దారితీసిన మొదటి అణువులుగా సింగిల్-స్ట్రాండ్డ్ RNA ఉండవచ్చు. సుమారు 4 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం ఈ ఊహాజనిత కాలాన్ని తరచుగా “RNA ప్రపంచం”గా సూచిస్తారు.

మునుపటి ప్రయోగాలు జీవితం మాలిక్యులర్ హోమోకైరాలిటీకి ముందడుగు వేస్తుందని సూచిస్తున్నాయి – ఈ రోజు మనం చూస్తున్నట్లుగా “ఒక చేతికి” ప్రాధాన్యత – కానీ ఆ అధ్యయనాలు ఇప్పటికే ఉన్న పరమాణు జీవశాస్త్ర నిర్మాణాలపై దృష్టి సారించాయి.

కొత్త పరిశోధన RNA ప్రపంచంలో ఉండే నిర్మాణాలపై దృష్టి సారించింది. వారి ప్రయోగాలు రైబోజైమ్‌ల చుట్టూ కేంద్రీకృతమై ఉన్నాయి – రసాయన ప్రతిచర్యలను ఉత్ప్రేరకపరిచే RNA యొక్క చిన్న బిట్స్. కుడి చేతి రైబోజైమ్‌లు ఎల్లప్పుడూ ఎడమ చేతి అమైనో ఆమ్లాలను నిర్మిస్తాయా లేదా కొంత వైవిధ్యం ఉందా అని పరిశోధకులు చూడాలనుకున్నారు.

వారి పరికల్పనను పరీక్షించడానికి, పరిశోధకులు RNA ప్రపంచంలోని ప్రారంభ భూమి పరిస్థితులను అనుకరించారు. వారు రైబోజైమ్‌లు మరియు అమైనో యాసిడ్ పూర్వగాములను కలిగి ఉన్న ద్రావణాన్ని పొదిగించారు, ఇది ఫెనిలాలనైన్ యొక్క కుడిచేతి మరియు ఎడమ చేతి వెర్షన్‌ల యొక్క సాపేక్ష శాతాన్ని చూడటానికి, పరిష్కారం ఉత్పత్తి చేయడంలో సహాయపడే ఒక అమైనో ఆమ్లం. 15 వేర్వేరు రైబోజైమ్‌లను పరీక్షించిన తర్వాత, కుడి చేతి రైబోజైమ్‌లు ఎడమ చేతి లేదా కుడి చేతి అమైనో ఆమ్లాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయని వారు కనుగొన్నారు. అమైనో ఆమ్లాల యొక్క ఒక చిరల్ రూపానికి RNA మొదట్లో రసాయన పక్షపాతాన్ని కలిగి లేదని ఇది సూచిస్తుంది.

“ఈ ప్రాంతంలో మునుపటి పని మా ప్రస్తుత జీవశాస్త్రంలోని రసాయన నిర్మాణాల ద్వారా మరింత ప్రేరణ పొందింది, అయితే మా అధ్యయనం స్ట్రాండ్‌తో పాటు ఏ స్థానంలోనైనా యాక్టివేట్ చేయబడిన అమైనో ఆమ్లంతో ప్రతిస్పందించే ఏవైనా RNAలను చూసింది” అని అధ్యయన నాయకుడు ఐరీన్ చెన్, రసాయన మరియు ప్రొఫెసర్ చెప్పారు. UCLA శామ్యూలీ స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్‌లో బయోమాలిక్యులర్ ఇంజనీరింగ్. “మేము కనుగొన్నది ఏమిటంటే, ఈ రైబోజైమ్‌లు, మన ప్రస్తుత జీవశాస్త్రంతో తక్కువ సంబంధం కలిగి ఉన్నప్పటికీ, భూమిపై జీవం ద్వారా ‘తీయని రహదారి’ని నిజంగా సూచిస్తాయి.”

ఈ ప్రాధాన్యత లేకపోవడం ఆధునిక ప్రోటీన్‌లలో ఆధిపత్యం వహించే ఎడమ చేతి-అమినో ఆమ్లాలను ఎంచుకోవడానికి ప్రారంభ జీవితం ముందుంది అనే భావనను సవాలు చేస్తుంది. గ్రహాంతర జీవితం యొక్క రసాయన సంకేతాల కోసం ఎలా చూడాలో కూడా పరిశోధన అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.

“జీవితంలో అంతిమంగా హోమోకైరాలిటీ అనేది రసాయన నిర్ణయాత్మకత ఫలితంగా ఉండకపోవచ్చని, అయితే తరువాతి పరిణామ ఒత్తిళ్ల ద్వారా ఉద్భవించవచ్చని పరిశోధనలు సూచిస్తున్నాయి” అని UCLA శామ్యూలీ పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పండితుడు మరియు చెన్ పరిశోధనా బృందం సభ్యుడు, అధ్యయన రచయిత అల్బెర్టో వాజ్‌క్వెజ్-సలాజర్ అన్నారు. “ఈ పని RNA యొక్క వశ్యత మరియు అనుకూలతను ప్రారంభ పరిణామం మరియు జీవితం యొక్క ఆవిర్భావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ఒక నమూనాగా నొక్కి చెబుతుంది, ముఖ్యంగా జీవసంబంధమైన హోమోకైరాలిటీ యొక్క మూలాలకు సంబంధించి.”

భూమి యొక్క పూర్వ-జీవిత చరిత్ర శిలాజ రికార్డు యొక్క పురాతన భాగానికి మించి ఉంది, ఇది ప్లేట్ టెక్టోనిక్స్ ద్వారా క్రమంగా నాశనం చేయబడింది. ఆ సమయంలో, గ్రహం బహుశా గ్రహశకలాలచే పేలింది. రసాయన ప్రయోగాలతో పాటు, ఇతర మూలం-జీవిత పరిశోధకులు ఉల్కల నుండి పరమాణు సాక్ష్యాలను చూస్తున్నారు.

“జీవితం యొక్క రసాయన లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం సౌర వ్యవస్థ అంతటా జీవితం కోసం మన అన్వేషణలో ఏమి చూడాలో తెలుసుకోవడంలో మాకు సహాయపడుతుంది” అని గొడ్దార్డ్‌లోని ఆస్ట్రోబయాలజీ సీనియర్ శాస్త్రవేత్త మరియు ఆస్ట్రోబయాలజీ అనలిటికల్ లాబొరేటరీ డైరెక్టర్ సహ రచయిత జాసన్ డ్వోర్కిన్ అన్నారు.

డ్వోర్కిన్ NASA యొక్క OSIRIS-REx మిషన్‌పై ప్రాజెక్ట్ శాస్త్రవేత్త, ఇది బెన్నూ అనే గ్రహశకలం నుండి నమూనాలను సేకరించి, తదుపరి అధ్యయనం కోసం వాటిని గత సంవత్సరం భూమికి అందించింది.

“మేము వ్యక్తిగత అమైనో ఆమ్లాల చిరాలిటీ (హ్యాండ్‌నెస్) కోసం OSIRIS-REx నమూనాలను విశ్లేషిస్తున్నాము మరియు భవిష్యత్తులో, రిబోజైమ్‌లు మరియు ప్రోటీన్‌లతో సహా జీవిత సాక్ష్యం కోసం అంగారక గ్రహం నుండి నమూనాలను ప్రయోగశాలలలో కూడా పరీక్షించబడతాయి” అని డ్వోర్కిన్ చెప్పారు.

వాజ్క్వెజ్-సలాజర్ NASA పోస్ట్‌డాక్టోరల్ ప్రోగ్రామ్ ద్వారా మద్దతును అంగీకరించారు, ఇది NASAతో ఒప్పందంలో ఓక్ రిడ్జ్ అసోసియేటెడ్ విశ్వవిద్యాలయాలచే నిర్వహించబడుతుంది.

పేపర్‌లోని ఇతర రచయితలలో జోష్ కెంచెల్, ఇవాన్ జాంజెన్, రెనో వెల్స్ మరియు కృష్ణ బ్రంటన్ ఉన్నారు, వీరు UC శాంటా బార్బరాలో చెన్ పరిశోధనా బృందంలో మాజీ సభ్యులు; కైల్ షుల్ట్జ్, UCLAలో ఆమె సమూహంలో భాగం; Ziwei Liu, కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయంలో ఒక పరిశోధకుడు; Weiwei Li, UC శాంటా బార్బరా యొక్క బ్రెన్ స్కూల్ ఆఫ్ ఎన్విరాన్‌మెంటల్ సైన్స్ & మేనేజ్‌మెంట్‌లో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి; మరియు ఎరిక్ పార్కర్, గొడ్దార్డ్ యొక్క ఆస్ట్రోబయాలజీ అనలిటికల్ లాబొరేటరీతో ఒక ఖగోళ రసాయన శాస్త్రవేత్త.

చెన్ UCLA కెమిస్ట్రీ & బయోకెమిస్ట్రీ విభాగంలో ఫ్యాకల్టీ నియామకాన్ని కూడా కలిగి ఉన్నాడు.