Новое исследование проливает свет на происхождение жизни на Земле

Решая один из самых нерешенных вопросов в биологии, группа ученых обнаружила структуры белков, которые могут быть ответственны за происхождение жизни в первозданном бульоне древних океанов Земли.

Исследователи изучали, как примитивная жизнь могла возникнуть на нашей планете из простых неживых материалов. Они задались вопросом, какие свойства определяют жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, и пришли к выводу, что все живое должно было бы собирать и использовать энергию из таких источников, как Солнце или гидротермальные источники.

С молекулярной точки зрения это означало бы, что способность перетасовывать электроны имеет первостепенное значение для жизни. Поскольку лучшими элементами для переноса электронов являются металлы (вспомните стандартные электрические провода), а большая часть биологической активности осуществляется белками, исследователи решили изучить их комбинацию, то есть белки, связывающие металлы.

Они сравнили все существующие белковые структуры, которые связывают металлы, чтобы установить какие-либо общие черты, основываясь на предположении, что эти общие черты присутствовали в наследственных белках, были разнообразными и передавались из поколения в поколение, чтобы создать ряд белков, которые мы видим сегодня.

Эволюция белковых структур предполагает понимание того, как новые свойства возникли из ранее существовавших, поэтому исследователи разработали вычислительный метод, который обнаружил, что подавляющее большинство существующих в настоящее время металлосвязывающих белков в чем-то похожи, независимо от типа металла, с которым они связываются, организма, из которого они происходят, или функциональности, назначенной белку в целом.

«Мы увидели, что ядра существующих белков, связывающие металлы, действительно похожи, хотя сами белки могут быть разными», — сказала ведущий автор исследования Яна Бромберг, профессор кафедры биохимии и микробиологии Университета Рутгерса.

«Мы также увидели, что эти ядра, связывающие металл, часто состоят из повторяющихся субструктур, вроде блоков LEGO. Любопытно, что эти блоки были обнаружены и в других областях белков, а не только в ядрах, связывающих металл, и во многих других белках, которые не были рассмотрены в нашем исследовании.Наше наблюдение предполагает, что перестройки этих небольших строительных блоков могли иметь одного или небольшое количество общих предков и дали начало всему спектру белков и их функций, которые доступны в настоящее время, то есть, к жизни, какой мы ее знаем».

«У нас очень мало информации о том, как возникла жизнь на Земле, и наша работа дает ранее недоступное объяснение», — говорят ученые.

«Это объяснение также потенциально может способствовать нашим поискам жизни на других планетах и ​​планетарных телах. Наше обнаружение конкретных структурных строительных блоков также, возможно, имеет отношение к усилиям синтетической биологии, где ученые стремятся заново создать специфически активные белки».

В исследовании, финансируемом НАСА, также участвовали исследователи из Университета Буэнос-Айреса.