Vorming adenine uit blauwzuur theoretisch verklaard

Adenine, een van de vier componenten van DNA, kan inderdaad spontaan ontstaan uit vijf moleculen waterstofcyanide zonder dat er een biologisch proces aan te pas komt. Dat was al bekend uit de praktijk, maar tot nu toe snapte niemand hoe het kon. Onderzoekers van de University of Georgia hebben nu een reactiemechanisme opgesteld dat ook in theorie plausibel is, zo melden ze deze week in PNAS.

Het is het zoveelste stukje uit de puzzel die ‘evolutionair ontstaan van leven’ heet.

Dat er adenine wordt gevormd wanneer je een vulkanische omgeving nabootst die lijkt op de Aarde van vier miljard jaar geleden, is al vaker aangetoond. De verbinding vormt zich ook wanneer je een oplossing van HCN in vloeibaar ammonia 25 jaar in de diepvries bewaart, en hij is zelfs in de ruimte aangetoond. Theoretisch is het echter minder logisch dat vijf HCN-moleculen elkaar op deze manier tegenkomen en nog samen reageren ook.

De groe van Paul von Ragué Schleyer heeft nu verschillende mogelijkheden doorgerekend. Daabij concentreerden de onderzoekers zich op de laatste en moeilijkste stap, waarbij adenine moet worden gevormd uit het tetrameer 4-amonoimidazool-5-carbonitril (AICN). Die reactie is sterk exotherm (net als triouwens de vorming van AICN) maar de activeringsenergie is veel te hoog om hem spontaan op gang te brengen. Vorming van adenine in de gasfase wordt dan ook onwaarschijnlijk genoemd.

Uit de computersimulaties blijkt echter dat het wél kan wanneer AICN in water is opgelost. Zowel water (liefst 2 moleculen tegelijk) als ammoniak blijken de adeninevorming te katalyseren; mogelijk katalyseert HCN hem zelf ook. De aanwezigheid van een watermantel rond AICN helpt ook een handje.

De onderzoekers sluiten niet uit dat iemand anders een nóg slimmer reactiemechanisme bedenkt. Ook zijn ze benieuwd naar de mechanismes achter de drie andere DNA-nucleïnezuren.

bron: University of Georgia