Ученые определили химическую реакцию, которая могла вызвать жизнь на Земле

В начале истории Земли был критический момент, когда химические реакции в смеси органических молекул начали подпитываться изнутри, образуя нечто, что мы могли бы начать считать биологическим. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

То, как могла выглядеть эта первая метаболическая реакция, остается предметом спекуляций. Она должна была быть достаточно простой, чтобы возникать из различных компонентов, которые, вероятно, уже присутствовали, но все же достаточно эффективным, чтобы служить катализатором изменений в окружающей его среде.

Читайте также: Ученые определили самое безопасное место для жизни в Галактике

Теперь группа исследователей из Университета Рутгерса и Городского колледжа Нью-Йорка в США идентифицировала белок, который, возможно, сыграл решающую роль в возникновении жизни, какой мы ее знаем, — простой пептид, который они называют никельбэк .

Это не дань уважения известной канадской рок-группе, а скорее ссылка на основу белка, состоящую из цепи аминокислот и двух атомов азота, связанных с парой атомов никеля.

Это открытие может не только пролить больше света на то, как зародилась жизнь здесь, на Земле, но и дать астрономам еще один ключ к поиску жизни на других планетах, где эти важные химические ингредиенты только начинают формироваться.

«Ученые считают, что где-то между 3,5 и 3,8 миллиарда лет назад произошел переломный момент, что дало толчок переходу от пребиотической химии — молекул, предшествовавших жизни, — к живым биологическим системам», — говорит биохимик и молекулярный биолог Викас Нанда из Рутгерса. Университет в Нью-Джерси.

«Мы считаем, что это изменение было вызвано несколькими небольшими белками-предшественниками, которые выполняли ключевые этапы древней метаболической реакции. И мы думаем, что нашли один из этих пептидов-первопроходцев».

Чтобы получить окончательный дизайн пептида, ученые начали с современных белков, которые приводят в действие метаболические процессы, имеющие решающее значение для управления многими биохимическими реакциями. Древние белки были бы намного проще, поэтому эти белки затем были разбиты на самые основные части.

Серия экспериментов показала, что никельбэк является вероятным кандидатом на то, что он достаточно прост, чтобы образоваться на пребиотической Земле, но достаточно сложен, чтобы брать энергию из окружающей среды и что-то с ней делать. Он использует в общей сложности 13 аминокислот; эти молекулы часто называют «кирпичиками» для белков и самой жизни.

К этому основному каркасу два атома никеля могли бы присоединить и отразить основную активность никель-железной группы в гидрогеназе NiFe и кластера никель-никель в ацетил-КоА-синтазе , двух древних белках, которые продолжают играть важную роль в метаболизме и сегодня. .

Никель был бы распространенным металлом в первых океанах нашей планеты. Важно отметить, что при связывании с пептидом атомы никеля действуют как катализатор при высвобождении газообразного водорода, который был бы жизненно важным источником энергии миллиарды лет назад. Важно отметить, что команда смогла показать все эти процессы, работающие в лаборатории.

«Это важно, потому что, хотя существует много теорий о происхождении жизни, очень мало реальных лабораторных проверок этих идей», — говорит Нанда.

Если никельбэк сыграл значительную роль в зарождении жизни на Земле, разумно предположить, что он мог формироваться и на других планетах — возможно, на планетах, которые не так далеко продвинулись в своей эволюции, как мы.

Исследователи используют то, что известно как биосигнатуры, чтобы искать жизнь дальше во Вселенной, химические следы, которые могут свидетельствовать о том, что организмы присутствуют или могут развиваться. Nickelback потенциально может быть добавлен в этот список биосигнатур.

Заглянуть в прошлое к самому началу жизни на Земле непросто, но с помощью некоторых умных методов работы в обратном направлении от сегодняшнего дня мы постепенно получаем лучшее представление о том, как сложная жизнь сформировалась в первую очередь.

«Эта работа показывает, что не только возможны простые белковые метаболические ферменты, но и что они очень стабильны и очень активны, что делает их вероятной отправной точкой для жизни», — говорит Нанда.

Фото: pixabay.com

Читайте также: Ученые обнаружили в Мертвом море вещества, которые могли зародить жизнь на Земле