Ученые обнаружили происхождение строительных блоков жизни
Исследование предсказывает, как выглядели самые ранние белки от 3,5 до 2,5 миллиардов лет назад
Ученые обнаружили происхождение белковых структур, ответственных за метаболизм: это простые молекулы, которые питали раннюю жизнь на Земле и служат химическими сигналами, которые можно использовать для поиска жизни на других планетах.
Исследование, которое предсказывает, как выглядели самые ранние белки от 3,5 до 2,5 миллиардов лет назад, опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые проследили эволюцию ферментов (белков) из настоящего в глубокое прошлое. Решение головоломки потребовало двух недостающих частей, и жизнь на Земле не могла бы существовать без них. Создавая сеть, связанную их ролью в обмене веществ, исследователи обнаружили недостающие фрагменты.
«Мы очень мало знаем о том, как зародилась жизнь на нашей планете. Наша работа позволила нам глубоко взглянуть и предложить самые ранние метаболические белки», — сказал Викас Нанда, профессор биохимии и молекулярной биологии в Rutgers Robert Wood Johnson Medical School.
«Наши прогнозы будут проверены в лаборатории, чтобы лучше понять происхождение жизни на Земле и сообщить, как жизнь может возникнуть в другом месте. Мы создаем модели белков в лаборатории и проверяем, могут ли они вызвать реакции, критические для раннего метаболизма».
Команда ученых под названием ENIGMA проводит исследование с помощью гранта НАСА и через участие в Астробиологической программе НАСА. Проект ENIGMA стремится раскрыть роль простейших белков, катализирующих самые ранние стадии жизни.
«Мы думаем, что жизнь была построена из очень маленьких строительных блоков и возникла как набор Lego для создания клеток и более сложных организмов, таких как мы», — сказал старший автор работы Пол Фальковски, главный исследователь ENIGMA. «Мы думаем, что нашли строительные блоки жизни — набор Lego, который в конечном итоге привел к эволюции клеток, животных и растений».
Ученые сосредоточились на двух белковых «складках», которые, вероятно, являются первыми структурами в раннем метаболизме. Они представляют собой складку ферредоксина, которая связывает соединения железа с серой, и складку «Россмана», которая связывает нуклеотиды (строительные блоки ДНК и РНК). Это две части головоломки, которые должны соответствовать эволюции жизни.
Белки — это цепочки аминокислот, а трехмерный путь цепочки в пространстве называется складкой. Ферредоксины — это металлы, содержащиеся в современных белках и электроны вокруг клеток, способствующие обмену веществ. Электроны протекают через твердые тела, жидкости и газы и энергетические живые системы, и такая же электрическая сила должна присутствовать в любой другой планетарной системе с возможностью поддерживать жизнь.
Существует доказательство того, что две складки могли иметь общего предка, и, если это правда, предок, возможно, был первым метаболическим ферментом жизни.
Hagai Raanan el al., «Small protein folds at the root of an ancient metabolic network,» PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1914982117