Se han detectado componentes fundamentales de la vida extraterrestre, incluso en el espacio interestelar, y se sabe que se forman de forma no enzimática. Así, el pentámero de HCN, la adenina (una base presente en el ADN y el ARN), se aisló por primera vez en experimentos abiogénicos a partir de una solución acuosa de amoníaco y HCN en 1960. Aunque desde entonces se han informado muchas variaciones de las condiciones de reacción que producen la adenina, la Los detalles mecanicistas permanecen inexplorados. Nuestras predicciones se basan en cálculos extensos de secuencias de pasos de reacción a lo largo de varias rutas mecanicistas posibles. Las vías catalizadas por H2O o NH3 son más favorables que las alternativas neutras o aniónicas no catalizadas, y bien pueden haber sido la principal fuente de adenina en la Tierra primitiva. Nuestro informe proporciona una comprensión más detallada de algunos de los procesos químicos implicados en la evolución química y una respuesta parcial a la cuestión fundamental de la biogénesis molecular. Nuestra investigación debería desencadenar exploraciones similares de los mecanismos detallados de la formación abiótica de las bases de ácidos nucleicos restantes y otras moléculas biológicamente relevantes.
¿Cómo comenzó la vida en la tierra? La presencia de biomoléculas era un requisito previo, pero el origen incluso de las más simples sigue siendo un enigma fascinante pero sin resolver ( Numerosos experimentos han demostrado que los aminoácidos, nucleótidos, carbohidratos y otros compuestos esenciales se forman en condiciones terrestres primitivas simuladas a partir de materiales de partida simples, hidrocarburos, HCN, compuestos de ciano, aldehídos y cetonas. El HCN, un precursor prebiótico de alta energía, se produce en cantidades apreciables, por ejemplo, por la acción de descargas eléctricas en atmósferas primitivas simuladas.
El pentámero adenina HCN (un componente del ADN, el ARN y muchas coenzimas) es una de las moléculas bioquímicas más abundantes. La síntesis abiótica de adenina a partir de una solución de HCN y amoníaco fue descrita por primera vez por Oró y sus colegas en 1960 ( Aunque muchos experimentadores han contribuido a nuestra comprensión de los posibles procesos prebióticos, los bajos rendimientos y las complejidades mecanísticas descartan investigaciones detalladas.
El enigma clave sigue siendo: ¿cómo se combinan cinco moléculas de HCN para formar adenina en condiciones prebióticas? Ahora proponemos un mecanismo detallado y termoquímicamente favorable basado en cálculos de la teoría funcional de la densidad.En el primer experimento de Oró (1960), se formó adenina con un rendimiento del 0,5% calentando soluciones de cianuro de amonio (>1,0 M) a 70°C durante varios días. Desde entonces, la síntesis abiótica de adenina a partir de la polimerización de HCN en diversas condiciones se ha logrado muchas veces.
El mayor rendimiento de adenina (20%) resultó de la reacción en tubo sellado de HCN con amoníaco líquido. En 1978, Ferris et al. detectaron 0,04 % de adenina a partir de NH 4 CN 0,1 M mantenido en la oscuridad a temperatura ambiente durante 4 a 12 meses. En un experimento particularmente sorprendente, Levy et al. detectaron entre 0,035 y 0,04 % de adenina a partir de una solución diluida de HCN amoniacal, congelada durante 25 años a −20 °C y −78 °C (proceso de síntesis prebiótica simulada en la luna joviana Europa).Los hallazgos experimentales han sugerido las líneas generales de posibles vías prebióticas para la formación de adenina en condiciones terrestres prebióticas.
Sin embargo, no se han explorado los detalles mecanicistas (aparte de un estudio mecanicista ab initio de la dimerización del HCN y la protonación de adenina. Las investigaciones experimentales serían muy difíciles porque la adenina no se forma limpiamente, los rendimientos son pequeños y se requieren muchos pasos.
Sin embargo, cuatro supuestos intermedios detectados en las mezclas de productos ( Fig. 1 ) proporcionan pistas : formamidina, 2,3-diaminomaleonitrilo (DAMN), 4-amino-5-cianoimidazol (4-aminoimidazol-5-carbonitrilo; AICN) y 4-aminoimidazol-5-carboxamidina.
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0708434104