Peptidy v kyselinových oblacích Venuše: proč je 98% kyselina sírová nemusí zničit

Koncentrovaná kyselina sírová zřejmě není pro všechny peptidové struktury automaticky ničivá. Výzkumníci z MIT zjistili, že vybrané krátké peptidy v rozpouštědle napodobujícím kapky v oblacích Venuše — s přibližně 98 % kyseliny sírové — vydržely celé týdny a přijaly určité trojrozměrné uspořádání podobné omega smyčce. Výsledek rozšiřuje prostor pro úvahy o složité organické chemii v atmosféře Venuše. Není ale důkazem, že tam život skutečně existuje. 6

Nejen přežít, ale také si udržet tvar

Tým použil vysokopolní NMR spektroskopii roztoků, tedy metodu, která dokáže sledovat chemické okolí atomů v molekule. Měření ukázala jak chemickou stálost peptidů, tak opakovatelně vznikající trojrozměrné konformace — ne pouze krátkodobě zachované či neuspořádané řetězce. 6

Omega smyčka je kompaktní, nepravidelný strukturní motiv peptidů a proteinů. Její význam spočívá v tom, že pro biologickou funkci obvykle nestačí, aby se molekula nerozpadla; potřebuje také konkrétní a stabilní tvar. 6

Proč samotná kyselina nemusí peptidovou vazbu rozštěpit

Zdánlivě překvapivá stabilita má pravděpodobně jednoduchý chemický důvod. Kyselinou katalyzované štěpení peptidové vazby je hydrolýza, při níž jako reagující složka vystupuje voda. V asi 98% kyselině sírové je jí velmi málo. Protonace molekuly kyselinou proto sama o sobě nemusí vést k účinnému přerušení peptidové vazby.

Jde o mechanistické vysvětlení, nikoli o pravidlo platné pro každý peptid. Dřívější testy 20 homodipeptidů ukázaly, že většina z nich v podmínkách relevantních pro Venuši během několika týdnů solvolýze podlehla. Existují však odolné výjimky. 3

Kyselina jako opora struktury

NMR spektra ukázala definované konformace a interakce slučitelné s představou, že se molekuly kyseliny sírové kolem peptidových struktur organizují a pomáhají je stabilizovat. Rozpouštědlo tak nemusí působit jen jako agresivní prostředí, ale může se podílet na vytvoření jakési molekulární opory či „lešení“ pro záhyb peptidu. 6

To obrací běžnou intuici z chemie života na Zemi, kde je přirozeným rozpouštědlem voda. Z dostupných dat plyne, že tento jev byl pozorován u zkoumaných sekvencí; neznamená to však, že je již znám úplný mikroskopický mechanismus ani že se stejně budou chovat všechny peptidy. 6

Navazuje to na předchozí výsledky MIT

Nová práce navazuje na výzkumný program zahájený v roce 2020, který pomocí NMR zkoumal molekuly v téměř čisté kyselině sírové. Dřívější práce popsaly přetrvávání stavebních prvků nukleových kyselin, lipidů a aminokyselin. 6

Následné experimenty zjistily, že adenin, cytosin, guanin, thymin, uracil, purin, pyrimidin a příbuzné báze zůstávají v koncentrované kyselině sírové při pokojové teplotě stabilní déle než rok. 2

Posun je tedy podstatný: nejde už jen o to, že jednotlivé chemické „ingredience“ vydrží. Krátké polymery aminokyselin si mohou zachovat i uspořádanou architekturu, která je dalším předpokladem molekulární funkce. 6

Co to znamená pro Venuši a hledání obyvatelných světů

Výsledky oslabují představu, že oblaky Venuše tvořené kyselinou sírovou jsou z chemického hlediska zcela sterilní. Podporují možnost komplexní organické chemie a hypoteticky i biologických systémů, které by nebyly založené na vodě, v relativně mírnější vrstvě oblaků. Neprokazují však metabolismus, rozmnožování, evoluci ani přítomnost živých organismů. 6

Dalším logickým cílem je peptidová nukleová kyselina neboli PNA. Ta kombinuje nukleové báze s páteří podobnou peptidům. První výsledky ukazují, že její odolnost závisí na sekvenci: u hexamerů PNA se po 14 dnech v 98% kyselině sírové při zhruba 25 °C projevila degradace od 0,4 % do 28,6 %. Při teplotách nad 80 °C nastala úplná solvolýza. 1

Pro plánované mise k Venuši v programu Morning Star poskytuje práce silnější důvod podrobně měřit složení kapek v oblacích a hledat organické molekuly či chemické nerovnováhy. Jde o výzkumnou prioritu vyplývající z výsledků, nikoli o předpověď, co konkrétní sonda objeví. 6

Širší závěr se týká i exoplanet. Při hledání obyvatelných světů nemusí mít smysl omezovat pozornost jen na planety podobné Zemi s kapalnou vodou na povrchu. Světy s kyselinovými oblaky a planety typu Venuše mohou stát za širší chemické posouzení — přesto je stabilita několika molekul od prokázané obyvatelnosti stále velmi vzdálená. 6