Кремний вместо углерода: возможна ли другая жизнь?

кремний, вместо, углерода, замена углерода, жизнь, бактерии, молекулы

3D привет, друзья!

Исследователи из Калифорнийского технологического института пытаются воздать новые формы жизни на основе кремния. Для этого ученые начали с создания простых белков, где вместо углерода выступает кремний. Молекулы с кремний-углеродными и кремний-органическими соединениями уже используются в фармацевтике, в сельскохозяйственных химикатах, красках, полупроводниковых приборах различной электроники, но в настоящее время эти продукты производятся синтетически, поскольку кремний-углеродные связи не встречаются в природе.

Новое исследование показывает, что биология может быть использована для изготовления кремний-углеродных связей и веществ на их основе, которые будут экологически чистыми и потенциально менее дорогими, чем при химическом способе производства.

Исследование показало, что природа может приспособиться к включению кремния в состав сложных молекул вместо углерода. Ученые давно задавались вопросом того, что жизнь на земле могла бы эволюционировать с использованием кремния вместо углерода, а фантасты строят предположения, что инопланетные миры могут содержать жизнь на основе кремния.

Углерод и кремний химически очень схожи. Оба могут образовывать связи с четырьмя атомами одновременно, что делает их хорошо подходящими для формирования длинных цепочек сложных молекул, которые встречаются в биологических организмах, в белках и ДНК цепях.

Никакой живой организм на планете не содержит кремний-углеродные связи, хотя кремний как элемент очень распространен на Земле. Песок, скалы — это все соединения кремния. Кремний является вторым наиболее распространенным элементом в земной коре после кислорода.

Метод направленной эволюции

Исследователи использовали метод направленной эволюции, который разработан ученым Арнольдом в начале 1990х годов. В нем новые и лучшие ферменты, созданные в лаборатории подвергаются искусственному отбору, подобно тому, как селекционеры получают новые сорта кукурузы или животных.

Направленный процесс эволюции начинается с выявления фермента, который ученые хотят получить, затем начинаются попытки вывести ДНК, фермент мутирует более или менее случайным способом, а полученные ферменты тестируются до выявления желаемых признаков.

Лучший фермент затем снова подвергают мутации и процесс повторяют до тех пор, пока не получат фермент с нужными свойствами. Метод направленной эволюции позволяет уже много лет получать реагенты для бытовой химии, фармацевтические препараты, сельскохозяйственные химикаты и топливо. Целью исследований является поиск подходящего фермента, который бы позволял создавать кремний-углеродные связи.

Идеальным кандидатом оказался белок от бактерии, которая обитает в горячих источниках в Исландии. Исследователи подвергли мутации ДНК, кодирующих этот белок в пределах одного региона, который отвечает за содержание железа в части белка. Далее они проверили мутационные ферменты на способность производить кремний-органические соединения.

После всего 3х раундов ученые создали фермент, который может выборочно создавать кремний-углеродные связи в 15 раз более эффективно, чем самый лучший катализатор, изобретенный химиками. Кроме того, фермент обладает высокой избирательностью, которая означает, что он делает меньшее количество нежелательных побочных продуктов, которые должны быть химически отделены.

«Это исследование показывает, как быстро природа может приспосабливаться к новым вызовам» — сказал профессор Арнольд.

лечение суставов, лечение артрита, лечение артроза http://blog.vam3d.com/?p=1257