Белок, давший, возможно, начало биологической жизни, называется Nickelback, но не в честь рок-группы
Ученые многие десятилетия ломают голову над тем, как зародилась жизнь на Земле. И несмотря на то, что многие процессы уже понятны, точного ответа на этот вопрос по сей день нет. Однако считается, что гранью перехода от неживого к живому стал метаболизм, то есть способность производить химическую реакцию и добывать таким образом энергию, необходимую для внутренних процессов, обеспечивающих жизнедеятельность. Нет сомнений в том, что молекула, которая первой произвела метаболическую реакцию, была простой, так как возникла из компонентов, которые присутствовали в воде. В то же время сама реакция была достаточно эффективной, что позволило ей дать начало колоссальным изменениям в окружающей среде. Похоже, что теперь ученым даже удалось выяснить какой была первая метаболическая реакция, и какая молекула ее произвела.
По мнению ученых, переход от пребиотической химии, то есть неживых молекул предшествующих жизни, к биологическим системам произошел 3,5-3,8 миллиарда лет назад. Ранее мы рассказывали, что самые древние формы жизни, скорее всего зародились в результате взаимодействия металлов и белков.
Теперь команда ученых из Университета Рутгерса и Городского колледжа Нью-Йорка в США обнаружили белок, который, очевидно, дал толчок зарождению жизни. Он представляет собой простой пептид, который получил название никельбэк. Сразу говорим, что название не имеет никакого отношения к канадской рок-группе Nickelback, а лишь отражает структуру белка.
Схематически рисунок белка никельбэк, который имеет два атома азота (синие) и два атома никеля
Пептид состоит из аминокислот, также пары атомов азота, которые связаны с атомами никеля. Никельбэк мог первым произвести метаболическую реакцию, в результате чего, фактически, стал переходным элементом от неживого к живому. Впоследствии эволюция белковых структур привела к появлению жизни в привычном для нас понимании этого слова.
Чтобы выяснить каким был первый белок, давший начало жизни на Земле, исследователи начали работу с изучения современных белков, которые воспроизводят метаболические процессы. Однако древние белки были намного проще современных, поэтому их разбили на отдельные составные части.
В результате множества экспериментов ученые установили, что именно никельбэк является идеальным кандидатом на роль самого первого белка, обладающего метаболизмом. Так как он достаточно простой, вполне мог возникнуть в тех условиях, которые существовали на Земле 3,8 миллиарда лет назад. В то же время никельбэк способен брать энергию из окружающей среды.
Никель металл, который, возможно, обеспечил древние белки метаболизмом
Белок содержит 13 основных аминокислот, которые принято называть кирпичиками жизни. При этом два атома никеля могли обеспечивать активность никель-железной группы в гидрогеназе (NiFe). Гидрогеназой называются ферменты, катализирующие обратимую реакцию окисления молекулярного водорода. Гидрогеназы встречаются у бактерий, архей и некоторых эукариот. Кроме того, никель обеспечивал активность кластера никель-никель в ацетил-КоА-синтазе. Эти молекулы и по сей день играют важную роль в метаболизме.
Проще говоря именно атомы никеля обеспечили пептид химической реакцией, которая позволяла добывать энергию из водорода, который в те времена был ключевым источником энергии. Команде удалось воспроизвести все эти процессы в лабораторных условиях, о чем они сообщают в журнале Science Advances. Таким образом результаты этого исследования коррелируют с вышеупомянутым исследованием, в котором утверждалось, что основу жизни дали металлы и белки.
Никель присутствовал в большом количестве на Земле 3,8 миллиарда лет назад
Надо сказать, что никель был распространенным металлом в древних океанах Земли. И если он сыграл ключевую роль в зарождении жизни на нашей планете, то, вполне возможно, мог сформировать жизнь и на других планетах, которая еще не эволюционировала. К слову, эволюция первых бактерий в развитую жизнь произошла по чистой случайности. Теоретически, жизнь на Земле по сей день могла оставаться в виде простейших бактерий.
Еще больше захватывающих материалов из области науки и
высоких технологий вы найдете на нашем ЯНДЕКС.ДЗЕН
КАНАЛЕ. Кликайте прямо сейчас и подписывайтесь, чтобы не
потерять.
Разумеется, в основе жизни лежит не только метаболизм, но и две основные формы генетического кода молекулы ДНК и РНК. Ученые предполагают, что они могли существовать на Земле еще до появления жизни. Вполне возможно, что РНК были занесены на нашу планету с метеоритами, а точнее их составляющие. Не так давно этому были найдены косвенные подтверждения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
