Peptider kan overleve og folde seg i Venus-lignende svovelsyre

MIT-studien viser at konsentrert svovelsyre ikke nødvendigvis ødelegger all peptidstruktur. Enkelte korte peptider forble intakte i ukevis og foldet seg til veldefinerte, omega-løkkelignende former i et løsemiddel som etterligner Venus’ skydråper med rundt 98 prosent svovelsyre. Det gjør kompleks prebiotisk kjemi i Venus-skyene mer plausibel, men er ikke dokumentasjon på at det finnes liv der. 6

Ikke bare overlevelse, men en bestemt form

Forskerne undersøkte peptidene med høyfelts-NMR i nesten ren svovelsyre. NMR – kjernemagnetisk resonans – kan brukes til å kartlegge molekylers oppbygning og bevegelser i løsning. Målingene viste både kjemisk stabilitet og gjentakbar tredimensjonal folding, ikke bare kortvarig overlevelse av uordnede molekylkjeder. 6

En omega-løkke er et kompakt, ikke-regelmessig strukturmotiv i proteiner og peptider. At et peptid får en stabil, spesifikk form er vesentlig: Molekyler må normalt ha en bestemt tredimensjonal struktur for å kunne utføre biologiske funksjoner, ikke bare eksistere som løse fragmenter. 6

Hvorfor lite vann kan beskytte bindingene

Den mulige forklaringen er kjemisk. Syrekatalysert spalting av en peptidbinding skjer ved hydrolyse, en reaksjon der vann deltar som nukleofil. I rundt 98 prosent svovelsyre er det svært lite vann tilgjengelig. At bindingen protoneres av syren, er dermed ikke alene nødvendigvis nok til å spalte den effektivt.

Dette er en mekanistisk tolkning, ikke en garanti for at alle peptider er stabile. Tidligere forsøk med 20 homodipeptider viste at flertallet gjennomgikk solvolyse i løpet av noen uker under Venus-relevante forhold med svovelsyre. 3

Svovelsyren kan ha fungert som et stillas

NMR-spektrene pekte mot veldefinerte konformasjoner og interaksjoner som er forenlige med at svovelsyremolekyler ordner seg rundt peptidene og bidrar til å stabilisere foldene. Løsemiddelet kan med andre ord ha fungert som et molekylært stillas, i stedet for bare å bryte molekylene ned. 6

Det snur den vanlige, jordbaserte intuisjonen på hodet: I vann forventer vi gjerne at løsemiddelet skaper rammene for biomolekylers form, mens den ekstreme syren her kan være med på å opprettholde en struktur. Resultatene støtter selve observasjonen, men forklarer ennå ikke hele den mikroskopiske mekanismen for alle peptidsekvenser. 6

Bygger videre på tidligere MIT-funn

Arbeidet inngår i et forskningsløp som startet i 2020, der NMR i nesten ren svovelsyre ble brukt til å undersøke om byggesteiner i levende systemer kunne bestå. Tidligere arbeid rapporterte stabilitet for nukleinsyrebyggesteiner, lipider og aminosyrer. 6

Senere forsøk viste at adenin, cytosin, guanin, tymin, uracil, purin, pyrimidin og beslektede baser var stabile i mer enn ett år i konsentrert svovelsyre ved romtemperatur. 2

Det nye er derfor ikke bare at kjemiske «ingredienser» kan overleve. Studien indikerer at korte polymerer av aminosyrer også kan beholde en organisert, tredimensjonal arkitektur – en ytterligere forutsetning for molekylær funksjon. 6

Hva betyr dette for Venus og jakten på liv?

Funnene svekker antakelsen om at Venus’ svovelsyreskyer må være kjemisk sterile. De åpner for at kompleks organisk kjemi, og kanskje biologiske systemer som ikke er basert på vann, kan være mulig i planetens relativt tempererte skylag. Men studien påviser ikke stoffskifte, selvreplikasjon, evolusjon eller nålevende organismer. 6

Et naturlig neste mål er peptidnukleinsyre, PNA, som kombinerer nukleinsyrebaser med en peptidlignende ryggrad. Tidlige resultater antyder at nedbrytningen avhenger av sekvensen: PNA-hexamerer hadde 0,4 til 28,6 prosent nedbrytning etter 14 dager i 98 prosent svovelsyre ved omtrent 25 °C. Ved temperaturer over 80 °C skjedde fullstendig solvolyse. 1

For Venus-oppdragene i Morning Star-programmet styrker resultatene begrunnelsen for å analysere sammensetningen av skydråper og lete etter organiske molekyler eller kjemiske ubalanser. Det er en forskningsprioritet som følger av arbeidet, ikke en forutsigelse om hva et bestemt oppdrag vil finne. 6

Også i letingen etter beboelige eksoplaneter kan funnene få betydning. Jakten trenger ikke bare å omfatte jordlignende verdener med flytende vann på overflaten; planeter med sure skyer og Venus-lignende atmosfærer kan være verdt bredere oppmerksomhet. At enkelte molekyler er stabile, er likevel svært langt fra å vise at en verden faktisk er beboelig. 6