Peptida boleh kekal berstruktur dalam awan Venus yang hampir seluruhnya asid sulfurik

Penemuan utama kajian ini ialah asid sulfurik pekat tidak semestinya memusnahkan semua struktur peptida. Dalam pelarut yang meniru titisan awan Venus—kira-kira 98% asid sulfurik—peptida pendek tertentu kekal utuh selama beberapa minggu dan melipat kepada bentuk tiga dimensi yang jelas, termasuk struktur seakan-akan gelung omega. Ini menjadikan kimia organik kompleks di awan Venus lebih munasabah untuk dikaji, tetapi bukan bukti bahawa kehidupan memang wujud di sana. 6

Mengapa penemuan peptida ini penting

Penyelidik menggunakan spektroskopi resonans magnet nuklear (NMR) larutan medan tinggi untuk memeriksa peptida dalam asid sulfurik yang hampir tulen. Mereka melihat bukan sahaja peptida kekal secara kimia, malah ia menghasilkan lipatan tiga dimensi yang berulang dan teratur—bukannya sekadar rantai molekul yang sementara atau tidak berbentuk. 6

Gelung omega ialah motif peptida atau protein yang padat dan tidak mengikuti susunan biasa seperti heliks atau helaian. Pembentukan motif ini penting kerana molekul biologi lazimnya memerlukan bentuk khusus yang stabil untuk menjalankan fungsi; sekadar serpihan molekul bertahan belum memadai. 6

Satu penjelasan kimia yang mungkin berkait dengan air yang sangat sedikit dalam asid sulfurik 98%. Pemutusan ikatan peptida yang dipangkin asid lazimnya berlaku melalui hidrolisis, iaitu tindak balas yang memerlukan air sebagai nukleofil. Apabila air amat terhad, protonasi oleh asid sahaja mungkin tidak cukup cekap untuk memutuskan ikatan tersebut. Namun, ini ialah tafsiran mekanistik dan bukan jaminan bahawa semua jenis peptida akan kekal stabil. Kajian terdahulu terhadap 20 homodipeptida mendapati kebanyakannya tetap mengalami solvolisis dalam beberapa minggu di bawah keadaan asid sulfurik yang berkaitan dengan Venus. 3

Apa yang ditunjukkan oleh NMR tentang lipatan dibantu asid

Spektrum NMR menunjukkan konformasi yang jelas serta interaksi yang selaras dengan molekul asid sulfurik tersusun di sekeliling peptida dan membantu menstabilkan lipatannya. Dalam erti kata lain, pelarut ekstrem itu mungkin bertindak sebagai semacam rangka atau perancah pelarut, bukan semata-mata agen pemusnah molekul. 6

Ia berlawanan dengan intuisi yang dibentuk oleh kimia berasaskan air di Bumi: dalam persekitaran ini, asid sulfurik yang keras mungkin turut menyokong bentuk berstruktur. Namun bukti sedia ada belum menghuraikan mekanisme mikroskopik lengkap bagi semua urutan peptida. 6

Sambungan kepada penyelidikan MIT yang terdahulu

Kajian baharu ini menyambung program penyelidikan MIT yang bermula pada 2020, yang menggunakan NMR dalam asid sulfurik hampir tulen dan melaporkan bahawa bahan asas asid nukleik, lipid dan asid amino boleh kekal dalam keadaan tersebut. 6

Kerja susulan pula mendapati adenina, sitosina, guanina, timina, urasil, purina, pirimidina dan bes berkaitan stabil lebih daripada setahun dalam asid sulfurik pekat pada suhu bilik. 2

Kemajuan kali ini bukan hanya menunjukkan bahawa "bahan mentah" boleh bertahan. Ia menunjukkan polimer pendek daripada asid amino juga boleh mengekalkan seni bina tiga dimensi yang teratur—satu lagi syarat penting bagi fungsi molekul. 6

Implikasi kepada kehidupan di Venus dan pencarian planet boleh didiami

Awan Venus: Kajian ini melemahkan andaian bahawa awan asid sulfurik Venus semestinya tandus dari segi kimia. Ia menyokong kemungkinan kimia organik kompleks, dan mungkin sistem biologi bukan berasaskan air, dalam lapisan awan yang suhunya relatif sederhana. Namun, kajian ini tidak menunjukkan metabolisme, pembiakan, evolusi atau organisma hidup yang masih wujud. 6

Asid nukleik peptida (PNA): PNA menjadi sasaran ujian seterusnya yang logik kerana ia menggabungkan bes asid nukleik dengan tulang belakang menyerupai peptida. Keputusan awal menunjukkan kemerosotan separa yang bergantung pada urutan: heksamer PNA mengalami degradasi antara 0.4% hingga 28.6% selepas 14 hari dalam asid sulfurik 98% pada kira-kira 25 °C. Pada suhu melebihi 80 °C pula, solvolisis berlaku sepenuhnya. 1

Misi Venus Morning Star: Dapatan ini menguatkan alasan saintifik untuk misi dalam program Morning Star mengukur komposisi titisan awan serta mencari molekul organik atau ketakseimbangan kimia. Ia mencadangkan bahawa awan asid tidak wajar dianggap tidak mampu menyokong kimia kompleks yang relevan. Ini ialah keutamaan penyelidikan yang tersirat daripada hasil kajian, bukannya ramalan bahawa sesuatu misi pasti akan menemui kehidupan. 6

Eksoplanet: Pencarian kebolehdiaman tidak seharusnya terhad kepada planet yang menyerupai Bumi dengan air cecair di permukaan. Dunia berawan asid dan planet seumpama Venus mungkin patut diberi perhatian lebih luas, walaupun kestabilan molekul sahaja masih jauh daripada membuktikan sebuah planet boleh didiami. 6