.NEWS Primordial Soup: Scientists Discover New “Origins of Life” Chemical Reactions

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.NEWS Primordial Soup: Scientists Discover New “Origins of Life” Chemical Reactions

원시 수프: 과학자들이 새로운 "생명의 기원" 화학 반응을 발견하다

생명 개념의 추상 생화학 기원

주제:생화학스크립스 연구소 스크립스 연구소 작성 : 2022년 7월 29일 생명 개념의 추상 생화학 기원

Ramanarayanan Krishnamurthy는 “우리가 설명한 종류의 반응은 아마도 초기 지구에서 일어날 수 있었던 일이라고 생각합니다. 반응은 단백질과 DNA 의 구성 요소 인 아미노산 과 핵산을 생성합니다. 40억 년 전 지구는 오늘날과 매우 다르게 보였습니다. 그것은 생명이 없었고 광활한 바다로 덮여 있었습니다. 수백만 년 동안 생명은 그 원시 수프에서 나타났습니다.

오랫동안 연구자들은 분자가 어떻게 모여 이러한 전환을 촉발하는지 이론화했습니다. 이제 Scripps Research의 과학자들은 암모니아, 시안화물 및 이산화탄소를 사용하여 단백질과 DNA의 구성 요소인 아미노산과 핵산을 생성하는 새로운 화학 반응 세트를 발견했습니다. "우리는 프리바이오틱에서 바이오틱 화학으로의 이러한 전환을 설명하기 위해 새로운 패러다임을 제시했습니다."라고 Scripps Research의 화학 부교수인 Ramanarayanan Krishnamurthy 박사는 말합니다.

-"우리는 우리가 설명한 종류의 반응이 아마도 초기 지구에서 일어날 수 있었던 일이라고 생각합니다." Krishnamurthy는 2022년 7월 28일 Nature Chemistry 저널에 발표된 새로운 논문의 주 저자입니다 . 과학자들에게 초기 지구의 화학에 대한 통찰력을 제공하는 것 외에도 새로 발견된 화학 반응은 특정 제조 공정에서도 유용합니다.

-예를 들어, 저렴한 출발 물질로부터 맞춤형 라벨이 붙은 생체 분자를 생성하는 경우. 올해 초 , Krishnamurthy의 팀은 시안화물이 프리바이오틱 분자와 물을 생명체에 필요한 기본 유기 화합물로 바꾸는 화학 반응을 가능하게 하는 방법을 보여주었습니다. 이것은 이전에 제안된 반응과 달리 실온과 넓은 pH 범위에서 작동했습니다.

-과학자들은 동일한 조건에서 알려진 모든 살아있는 세포에서 단백질을 구성하는 보다 복잡한 분자인 아미노산을 생성하는 방법이 있는지 궁금했습니다. 오늘날 세포에서 아미노산은 질소와 효소라고 하는 특수 단백질을 모두 사용하여 α-케토산이라는 전구체에서 생성됩니다. 과학자들은 α-케토산이 지구 역사 초기에 존재했을 가능성이 있다는 증거를 발견했습니다.

-그러나 많은 연구자들은 세포 생명이 도래하기 전에 아미노산이 α-케토산이 아니라 완전히 다른 전구체인 알데히드에서 생성되었을 것이라는 가설을 세웠는데, 그 이유는 전환을 수행하는 효소가 아직 존재하지 않았기 때문입니다. 그러나 그 아이디어는 아미노산을 만드는 핵심 성분인 알데히드에서 α-케토산으로의 전환이 언제 어떻게 일어났는지에 대한 논쟁으로 이어졌습니다. 시안화물을 사용하여 다른 화학 반응을 유도하는 데 성공한 후 Krishnamurthy의 그룹은 시안화물이 효소 없이도 α-케토산을 아미노산으로 바꾸는 데 도움이 될 수 있다고 생각했습니다. 어떤 형태로든 질소가 필요하다는 것을 알았기 때문에 초기 지구에 존재했을 질소의 한 형태인 암모니아를 추가했습니다. 그런 다음 시행착오를 통해 세 번째 핵심 성분인 이산화탄소를 발견했습니다.

-이 혼합물로 그들은 빠르게 아미노산이 형성되는 것을 보기 시작했습니다. Krishnamurthy는 "우리는 이것을 알아내는 것이 상당히 어려울 것으로 예상했지만 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 간단하다는 것이 밝혀졌습니다."라고 말합니다. “케토산 , 시안화물, 암모니아만 섞으면 그냥 앉는다. 미량이라도 이산화탄소를 추가하자마자 반응 속도가 빨라집니다.” 새로운 반응은 단백질 대신 시안화물에 의해 유도된다는 점을 제외하면 오늘날 세포 내부에서 발생하는 것과 비교적 유사하기 때문에 극적으로 다른 반응보다는 초기 생명의 근원일 가능성이 더 높은 것으로 과학자들은 말합니다.

이 연구는 또한 초기 생명에 대한 이산화탄소의 중요성에 대한 오랜 논쟁의 양면을 하나로 모으는 데 도움이 되며, 이산화탄소가 핵심적이지만 다른 분자와의 조합에서만 가능하다고 결론지었습니다. 화학 수프를 연구하는 과정에서 Krishnamurthy와 그의 동료들은 동일한 반응의 부산물이 DNA와 RNA 를 구성하는 뉴클레오티드의 전구체인 오로테이트라는 것을 발견했습니다 .

-이것은 올바른 조건에서 동일한 원시 수프가 생명의 핵심 요소에 필요한 많은 수의 분자를 생성할 수 있음을 나타냅니다. Krishnamurthy는 "다음에 우리가 하고자 하는 것은 이 혼합물에서 어떤 종류의 화학 물질이 나올 수 있는지 계속 조사하는 것입니다. “아미노산이 작은 단백질을 형성할 수 있습니까? 그 단백질 중 하나가 돌아와서 이러한 아미노산을 더 많이 만드는 효소로 작용하기 시작할 수 있습니까?”

참조: Sunil Pulletikurti, Mahipal Yadav, Greg Springsteen 및 Ramanarayanan Krishnamurthy, 2022년 7월 28일 Nature Chemistry 의 "α-아미노산 및 α-케토산의 오로테이트의 프리바이오틱 합성은 기존 대사 경로로의 전환을 강화 합니다. " DOI: 10.1038/s41557-022-00999-w Krishnamurthy 외에도 "Prebiotic Synthesis of α-Amino Acids and Orotate from α-Ketoacids Potentiates Transition to Extant Metabolic Pathways" 연구의 저자는 Sunil Pulletikurti, Mahipal Yadav 및 Greg Springsteen입니다. 이 작업은 화학 진화를 위한 NSF 센터(CHE-1504217), NASA Exobiology 보조금(80NSSC18K1300) 및 Simons Foundation(327124FY19)의 보조금으로 지원되었습니다.

https://scitechdaily.com/primordial-soup-scientists-discover-new-origins-of-life-chemical-reactions/

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메모 2207300550 나의 사고실험 oms 스토리텔링

원시 수프: 과학자들이 새로운 "생명의 기원" 화학 반응을 발견했다. 질소와 이산화탄소는 생명의 스프이다. 최초의 생명체는 H₂, CO₂, N₂, H₂S 와 같은 기체로부터 태어났으며 여기에 소요된 에너지는 미세한 구멍들이 서로 연결돼 있는 특수한 종류의 심해 열수구에서 일어난 지구화학적인 물질대사를 활용한 것이라고 주장한다. 원시지구의 자연에는 질소의 한 형태인 암모니아와 이산화탄소가 풍부했다.

이 혼합물로 그들은 빠르게 아미노산이 형성되는 것을 보기 시작했다. 우리는 이것을 알아내는 것이 상당히 어려울 것으로 예상했지만 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 간단하다는 것이 밝혀졌다.
마치 완성된 퍼즐은 기억만 정확하다면 분열과 재조립이 가능하다. 단순한 방식이면 더 자주 진화의 흐름이 가속된다.

케토산 , 시안화물, 암모니아만 섞으면 원시스프는 그냥 나타난다. 미량이라도 이산화탄소를 추가하자마자 샘플c.oss처럼, 분자 덩어리들의 댄싱처럼 반응 속도가 급속히 빨라진다.

새로운 반응은 단백질 대신 시안화물에 의해 유도된다는 점을 제외하면 오늘날 세포 내부에서 발생하는 것과 비교적 유사하기 때문에 극적으로 다른 반응보다는 초기 생명의 근원일 가능성이 더 높은 것으로 과학자들은 말한다.

Sample a.oms (standard)
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No photo description available.

-"We think the kind of reaction we've described was probably what could have happened on the early Earth." Krishnamurthy is lead author of a new paper published July 28, 2022 in the journal Nature Chemistry. In addition to providing scientists with insight into the chemistry of the early Earth, newly discovered chemical reactions are also useful in certain manufacturing processes.

- For example, to generate custom labeled biomolecules from inexpensive starting materials. Earlier this year, Krishnamurthy's team showed how cyanide enables a chemical reaction that turns prebiotic molecules and water into basic organic compounds needed by life. This, unlike previously proposed reactions, worked at room temperature and over a wide pH range.

-Scientists wondered if there was a way to create amino acids, the more complex molecules that make up proteins in all known living cells under the same conditions. In today's cells, amino acids are produced from precursors called α-keto acids using both nitrogen and specialized proteins called enzymes. Scientists have found evidence that α-keto acids likely existed early in Earth's history.

-However, many researchers have hypothesized that before the advent of cell life, the amino acids might have been produced not from α-keto acids, but from an entirely different precursor, aldehydes, because the enzymes that perform the conversion did not yet exist. However, the idea has led to debates about when and how the conversion of aldehydes to α-keto acids, the key building blocks of amino acids, occurred. After successful use of cyanide to induce other chemical reactions, Krishnamurthy's group thought that cyanide could help convert α-keto acids into amino acids without enzymes. Knowing that we need nitrogen in some form, we added ammonia, a form of nitrogen that would have existed on the early Earth. Then, by trial and error, they discovered the third key ingredient, carbon dioxide.

- With this mixture, they start to see amino acids being formed rapidly. "We expected this to be quite difficult to figure out, but it turned out to be a lot simpler than we had imagined," says Krishnamurthy. “You just mix keto acid, cyanide and ammonia and it sits there. As soon as you add carbon dioxide, even a small amount, the reaction rate increases.” Because the new response is relatively similar to what happens inside cells today, except that it is driven by cyanide instead of protein, the scientists say it's more likely to be a source of early life than a dramatically different response.

-This indicates that, under the right conditions, the same raw soup can produce the large number of molecules needed for vital elements of life. “The next thing we want to do is keep looking at what kinds of chemicals can come out of this mixture,” Krishnamurthy said. “Can amino acids form small proteins? One of those proteins comes back and makes more of these amino acids. Can it start acting as an enzyme that makes it?”

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memo 2207300550 my thought experiment oms storytelling

Primal Soup: Scientists have discovered a new "origin of life" chemical reaction. Nitrogen and carbon dioxide are the soup of life. They claim that the first living organisms were born from gases such as H₂, CO₂, N₂, and H₂S, and the energy required for this was derived from geochemical metabolism that took place in a special kind of deep-sea hydrothermal vent with microscopic pores connected to each other. . The nature of the primitive Earth was rich in ammonia and carbon dioxide, a form of nitrogen.

With this mixture, they began to see amino acids formed rapidly. We expected it to be quite difficult to figure this out, but it turned out to be a lot simpler than we had imagined.
As long as the memory is correct, the completed puzzle can be divided and reassembled. The simpler way, the more often the flow of evolution is accelerated.

If you just mix keto acid, cyanide, and ammonia, One Syrup just appears. As soon as even a trace amount of carbon dioxide is added, the reaction rate is rapidly increased, like sample c.oss, dancing of molecular masses.

Because the new response is relatively similar to what happens inside cells today, except that it is induced by cyanide instead of protein, the scientists say it is more likely to be a source of early life than a dramatically different response.

Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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.Microrobots in swarms for medical embolization

의료 색전술을 위한 떼 속 마이크로로봇

의료 색전술을 위한 떼 속 마이크로로봇

작성자: Thamarasee Jeewandara, Phys.org 표적 교차점에서 무리 무결성 유지. (A) 자성 입자 떼를 사용하여 대상 영역 내부의 접합을 차단하는 방법을 보여주는 개략도. (B) 팁 입자에 가해지는 힘의 도식 분석. 갈색 원은 자성 입자를 나타냅니다. 검은 점선 원은 팁 입자를 나타냅니다. 자기 상호 작용력과 그 결과 상호 작용력은 각각 얇은 파란색 화살표와 두꺼운 파란색 화살표로 표시됩니다. 유체 항력과 반력은 두꺼운 빨간색 화살표로 표시됩니다. γ는 접합의 분기 각도입니다. θ는 자기 상호작용력과 x축 사이의 각도입니다. 분기 각도가 다른 접합부에서 입자의 구성은 녹색 상자에 나와 있습니다. 보라색 영역은 접합의 벽을 나타냅니다. 신용 거래:과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm5752 JULY 29, 2022

-마이크로로봇 에이전트는 향상된 이미징 분석을 위해 표적 약물 전달 떼를 형성할 수 있습니다. 현재 Science Advances 에 게재된 새로운 보고서에서, Junhui Law와 토론토 대학과 중국 상하이 대학의 기계 및 산업 공학, 인공 지능 및 생의학 공학 연구원 팀은 무리 색전술을 촉진하기 위한 약물 요법의 일반적인 과정에서 벗어났습니다. 이 과정은 혈전증 및 동정맥 기형 치료 중 혈관을 차단하는 데 사용되는 의료 기술입니다. 자성 입자 떼는 보다 정확한 색전술을 제공하고 유체 흐름 조건에서 대상 영역 내부에서 떼 무결성을 유지할 수 있습니다.

-미세유체 채널, 생체 외 조직 및 생체 내 돼지 신장에서의 실험을 기반으로 Law와 팀은 제안된 선택적 색전술 전략의 효능을 검증했습니다. 집단 떼 집단 행동은 물고기 떼 와 곤충 떼가 복잡한 작업을 수행할 수 있는 자연 도처에 있습니다. 생명공학자들은 다양한 응용을 위한 다양한 마이크로 로봇을 개발하기 위해 자연 떼 의 집단 지능에 영감을 받습니다 .

-이 연구에서 연구원들은 동물 모델에서 선택적 색전술 을 위해 표적 영역 내부의 혈류를 정확하게 색전화하기 위해 자성 입자 떼를 통합하는 작동 전략을 개발했습니다 . 이 작업은 생리학적 조건에서 마이크로 로봇 떼의 행동을 이해하기 위한 더 깊은 통찰력과 개념 증명 연구를 제공했습니다. 흐름 중 무리 무결성 연구팀은 요청에 따라 마이크로 로봇 떼를 생성 해 표적 부위 내 혈관 을 차단해 선택적 색전술을 달성했다. 그들은 적혈구와 백혈구 보다 직경이 작은 초상자성 입자를 혈액 모세혈관에 분포시키기 위해 사용했습니다.

연구진은 트롬빈에 미세 입자를 코팅하여 혈액 내 가용성 섬유소원을 섬유소 메쉬로 변환하여 입자가 있는 적혈구를 포함합니다. 팀은 입자 간의 약한 상호 작용으로 인해 떼가 흐름에서 어떻게 분할되는지에 주목했습니다. 연구팀은 미세 유체 채널 내에서 군집 무결성을 유지했습니다.혈관 분기 및 혈류를 포함하여 생리학적으로 관련된 조건에서. 그런 다음 그들은 분기 각도, 유속 및 자기장 강도에 대한 무리 무결성 간의 관계를 이해하기 위해 접합부에서 무리를 모델링했습니다. 인가된 자기장 세기가 계산된 값보다 낮을 때 떼가 갈라지는 반면, 인가된 자기장 세기가 계산된 값보다 높을 때 떼는 접합부에서 무결성을 유지했습니다.

의료 색전술을 위한 떼 속 마이크로로봇

모델에 대한 실험적 검증. (A 및 B) 돼지 전혈 및 PBS에서 각각 다른 분기 각도 γ를 갖는 접합부에서 임계 자기장 강도 B 임계 및 유속 간의 관계. (C 및 D) 적용된 자기장 강도가 Bcritical보다 낮고 높을 때 무리의 무결성. 스케일 바, 20μm. 크레딧: 과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm5752

군집 무결성의 선택적 유지

과학자들은 떼의 무결성을 저하시키고 의도하지 않은 막힘을 방지하기 위해 선택적 색전술을 위한 낮은 자기장 강도를 개발하려고 했습니다. 그들은 목표 지역 내에서 지속적인 군집 무결성을 위한 작동 전략을 유지했습니다. 자기장 분포의 변화에도 불구하고 연구팀 은 목표 영역 내에서 높은 자기장 강도 를 유지했다. 목표 영역 외부에서 형성된 무리는 약한 자기장에 직면하여 무결성을 유지할 수 없습니다. 과학자들은 실험을 통해 제안된 작동 전략을 검증했습니다. 미세 유체 채널의 색전술 및 개념 증명 연구 연구팀은 자성입자 떼를 이용해 혈류를 차단하는 효과를 테스트하고 다양한 조건에서 혈류량을 측정했다. 그들은 120 ° 분기 각도 로 미세 유체 채널에서 돼지 혈류를 희석하여 광학 현미경으로 가시성을 보장했습니다 .

연구팀은 적혈구 의 속도를 계산해 유속을 측정했다.평균 84 µm/s에 해당하는 평균 유속을 이해합니다. 과학자들은 트롬빈으로 코팅된 자성 입자와 함께 표적 영역을 넘어서는 의도하지 않은 최소 차단으로 선택적 색전술을 위한 작동 전략을 시연했습니다. 그런 다음 그들은 마이크로 로봇 떼를 사용하여 생체 외 돼지 ​​혈관에서 개념 증명 실험을 수행하고 초음파 이미징 시스템을 통해 분기 각도가 30도인 혈관을 이미지화했습니다. 추가로 트롬빈이 코팅된 자성입자를 80μm/s의 유속으로 혈관에 주입하고 접합부에 밝게 빛나는 점을 관찰하여 떼가 형성되어 혈액 의 색전을 확인하였다.떼를 통해 배. 생체 외 연구 후, 팀은 생체 내 돼지 신장에서 선택적 색전술에 대해 제안된 전략을 테스트하여 선택적 색전술을 실현했습니다.

시야 이러한 방식으로 Junhui Law와 동료들은 선택적 색전술을 위해 자성 입자 떼를 조절하는 작동 전략을 개발했습니다. 작동 전략을 통해 형성된 마이크로 로봇 떼는 비선택적 색전 메커니즘을 통해 발생하는 합병증을 예방 하기 위해 클리닉에서 선택적 색전술을 위한 잠재적 솔루션을 제공합니다.

추가 탐색 봄베이 해변 이벤트는 지진 떼 예측의 어려움을 보여줍니다

추가 정보: Junhui Law et al, 선택적 색전술을 위한 Microrobotic swarms, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm5752 Changjin Wu et al, Ion-exchange enabled 합성 떼, Nature Nanotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41565-020-00825-9 저널 정보: Nature Nanotechnology , Science Advances

https://phys.org/news/2022-07-microrobots-swarms-medical-embolization.html

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메모 2207300507 나의 사고실험 oms 스토리텔링

생명공학자들은 다양한 응용을 위한 다양한 마이크로 로봇을 개발하기 위해 자연 떼 의 집단 지능에 영감을 받았다. 개별적인 작은 개체가 모이여 샘플a.oms,c.oss(base)을 이룬다. 전체 집단이 oms=1의 개념을 가지고 지능적으로 자연현상을 해석하려든다. 허허.

나노로봇이 샘플a.oms,c.oss(base)을 이루면 집단지능성을 가진다. 인체에 의학적인 체계도 이런 집단지성적 해석으로 보면 마치 한방의학처럼 전체적인 연관성을 나타낸다.

어떤 진맥으로 어떤 질병에 효과를 낸다는 식의 막연한 동양의 전통적 기치료.부적치료,한방치료가 현대 의학의 약물치료, 나노로봇 치료가 완벽하게 가능할 수도 있다. 알고보면 '집단 지능'이 작용하니까. 허허. 이는 인체에 대한 우주적 메세지로 예수.석가.도가가 도통하듯 인체와 자연의 기가 찰 통찰력과 개념 증명을 제공한다. 허허.

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sample b.poms(standard)
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-Microrobotic agents can form targeted drug delivery swarms for enhanced imaging analysis. In a new report, now published in Science Advances, Junhui Law and a team of researchers in mechanical and industrial engineering, artificial intelligence, and biomedical engineering from the University of Toronto and Shanghai University in China deviated from the usual course of drug therapy to facilitate herd embolization. This procedure is a medical technique used to block blood vessels during the treatment of thrombosis and arteriovenous malformations. Magnetic particle swarms can provide more accurate embolization and maintain swarm integrity inside the target area under fluid flow conditions.

-Based on experiments in microfluidic channels, ex vivo tissues, and in vivo porcine kidneys, Law and team validated the efficacy of the proposed selective embolization strategy. Swarms Swarm behavior is ubiquitous in nature where shoals of fish and insects can perform complex tasks. Bioengineers are inspired by the collective intelligence of natural swarms to develop a variety of microrobots for a variety of applications.

-In this study, researchers developed an operational strategy to incorporate swarms of magnetic particles to precisely embolize blood flow inside a target area for selective embolization in animal models. This work has provided deeper insights and proof-of-concept studies to understand the behavior of microrobot swarms under physiological conditions. In-flow Flock Integrity The research team achieved selective embolization by creating a swarm of microrobots upon request and blocking blood vessels within the target site. They used superparamagnetic particles, which are smaller in diameter than red and white blood cells, to distribute in blood capillaries.
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memo 2207300507 my thought experiment oms storytelling

Bioengineers are inspired by the collective intelligence of natural swarms to develop a variety of microrobots for a variety of applications. Individual small entities come together to form a sample a.oms,c.oss(base). The whole group tries to interpret natural phenomena intelligently with the concept of oms=1. haha.

When nanorobots form samples a.oms,c.oss(base), they have collective intelligence. The medical system of the human body also shows the overall connection like oriental medicine when viewed through this collective intelligence interpretation.

The vague oriental traditional Qi treatment, amulet treatment, and oriental medicine treatment, which is said to have an effect on a certain disease with a certain pulse, may be perfectly possible with modern medicine drug treatment and nanorobot treatment. As you can see, 'collective intelligence' is at work. haha. This is a cosmic message about the human body, and it provides insight and proof of concept of the human body and nature, just as Jesus, Shakyam, and the Taoist do. haha.

Sample a.oms (standard)
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sample b.poms(standard)
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