Вчені визначили хімічну реакцію, яка могла спричинити життя на Землі

На початку історії Землі був критичний момент, коли хімічні реакції у суміші органічних молекул почали підживлюватися зсередини, утворюючи щось, що ми могли б почати вважати біологічним. Дослідження опубліковано в журналі Science Advances.

Те, як виглядала ця перша метаболічна реакція, залишається предметом спекуляцій. Вона повинна була бути досить простою, щоб виникати з різних компонентів, які, ймовірно, вже були присутні, але все ж таки досить ефективним, щоб служити каталізатором змін у навколишньому середовищі.

Читайте також: Вчені визначили найбезпечніше місце для життя в Галактиці

Тепер група дослідників з Університету Рутгерса та Міського коледжу Нью-Йорка в США ідентифікувала білок, який, можливо, відіграв вирішальну роль у виникненні життя, яке ми його знаємо, — простий пептид, який вони називають нікельбек.

Це не данина поваги відомій канадській рок-групі, а швидше за посилання на основу білка, що складається з ланцюга амінокислот і двох атомів азоту, пов'язаних з парою атомів нікелю.

Це відкриття може не тільки пролити більше світла на те, як зародилося життя тут, на Землі, а й дати астрономам ще один ключ до пошуку життя на інших планетах, де ці важливі хімічні інгредієнти лише починають формуватися.

"Вчені вважають, що десь між 3,5 і 3,8 мільярда років тому стався переломний момент, що дало поштовх переходу від пребіотичної хімії - молекул, що передували життю, - до живих біологічних систем", - говорить біохімік і молекулярний біолог Вікас Нанда із Рутгерса. Університет у Нью-Джерсі.

«Ми вважаємо, що ця зміна була викликана кількома невеликими білками-попередниками, які виконували ключові етапи давньої метаболічної реакції. І ми думаємо, що знайшли один із цих пептидів-першопрохідців».

Щоб отримати остаточний дизайн пептиду, вчені почали з сучасних білків, які приводять у дію метаболічні процеси, що мають вирішальне значення для управління багатьма біохімічними реакціями. Стародавні білки були б набагато простіше, тому ці білки потім були розбиті на основні частини.

Серія експериментів показала, що нікельбек є ймовірним кандидатом на те, що він досить простий, щоб утворитися на Землі, але досить складний, щоб брати енергію з навколишнього середовища і щось з нею робити. Він використовує загалом 13 амінокислот; ці молекули часто називають «цеглинами» для білків і самого життя.

До цього основного каркасу два атоми нікелю могли б приєднати і відобразити основну активність нікель-залізної групи в гідрогеназі NiFe та кластера нікель-нікель в ацетил-КоА-синтазі, двох стародавніх білках, які продовжують відігравати важливу роль у метаболізмі і сьогодні. .

Нікель був би поширеним металом у перших океанах нашої планети. Важливо відзначити, що при зв'язуванні з пептидом атоми нікелю діють як каталізатор при вивільненні газоподібного водню, який був би життєво важливим джерелом енергії мільярди років тому. Важливо відзначити, що команда змогла показати всі ці процеси, які працюють у лабораторії.

«Це важливо, тому що хоча існує багато теорій про походження життя, дуже мало реальних лабораторних перевірок цих ідей», — каже Нанда.

Якщо нікельбек відіграв значну роль у зародженні життя на Землі, розумно припустити, що він міг формуватися і на інших планетах, можливо, на планетах, які не так далеко просунулися у своїй еволюції, як ми.

Дослідники використовують те, що відомо як біосигнатури, щоб шукати життя далі у Всесвіті, хімічні сліди, які можуть свідчити про те, що організми присутні або можуть розвиватися. Nickelback потенційно може бути доданий до цього списку біосигнатур.

Зазирнути у минуле до початку життя Землі непросто, але з допомогою деяких розумних методів роботи у зворотному напрямі від сьогодні ми поступово отримуємо краще уявлення у тому, як складне життя сформувалася насамперед.

"Ця робота показує, що не тільки можливі прості білкові метаболічні ферменти, але і що вони дуже стабільні і дуже активні, що робить їх ймовірною відправною точкою для життя", - говорить Нанда.

Фото: pixabay.com

Читайте також: Вчені виявили в Мертвому морі речовини, які могли започаткувати життя на Землі