A tudósok felfedezték az élet építőelemeinek eredetét

A Rutgers Egyetem kutatói felfedezték az anyagcseréért felelős fehérjeszerkezetek eredetét, azon egyszerű molekulákét, amelyek a korai él...

A Rutgers Egyetem kutatói felfedezték az anyagcseréért felelős fehérjeszerkezetek eredetét, azon egyszerű molekulákét, amelyek a korai életet táplálták a Földön, és kémiai jelként szolgálnak, amelyet a NASA felhasználhat az élet keresésére más bolygókon.

Tanulmányukat, amely megjósolja, hogy a legkorábbi fehérjék miként néztek ki 3,5-2,5 milliárd évvel ezelőtt, a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban tették közzé. (1)

A tudósok, mint egy több ezer darabból álló puzzle esetében, visszavezették az enzimek (fehérjék) fejlődését a jelenből a távoli múltba. A puzzle megoldásához két hiányzó darabra volt szükség, és a földi élet nem létezhetne nélkülük. Az anyagcserében játszott szerepükhöz kapcsolódó hálózat létrehozásával a csapat felfedezte a hiányzó darabokat.

"Nagyon keveset tudunk arról, hogyan kezdődött az élet a bolygónkon. Ez a munka lehetővé tette, hogy mélyre nézzünk az időben, és javaslatot tegyünk a legkorábbi metabolikus fehérjékre," - mondta Vikas Nanda társszerző, a Robert Wood Johnson Orvostudományi Iskola biokémiai és molekuláris biológus professzora, valamint az Advanced Biotechnology és Medicine Központ rezidens oktatója.

"Jóslatainkat a laboratóriumban teszteltük, hogy jobban megértsük a földi élet eredetét, és hogy megismerjük, hogy az élet hogyan származhat máshonnan. Fehérje modelleket építünk fel a laboratóriumban, és teszteljük, hogy képesek-e kiváltani a korai anyagcseréhez kritikus reakciókat."

Egy Rutgers által vezetett tudományos csoport, az ENIGMA (Nanomotorok Evolúciója a Geoszférákban és a Mikrobiális Ősökben) a NASA támogatásával és a NASA asztrológiai programjában való részvétel mellett végzi a kutatást. Az ENIGMA projekt célja a legegyszerűbb fehérjék szerepének feltárása, amelyek az élet legkorábbi szakaszait katalizálták.

"Úgy gondoljuk, hogy az élet nagyon kicsi építőelemekből épült fel, és olyan Lego-ként alakult ki, amely sejteket és olyan összetettebb szervezeteket hozott létre, mint mi," - mondta Paul G. Falkowski, az ENIGMA fő kutatója és a Rutgers Egyetem kiváló professzora, aki a Környezeti Biofizika és Molekuláris Ökológia Laboratóriumot vezeti. "Úgy gondoljuk, hogy megtaláltuk az élet építőköveit - a Lego készletet, amely végül a sejtek, állatok és növények fejlődéséhez vezetett."

A Rutgers csapata két protein "redőre" összpontosított, amelyek valószínűleg az első struktúrák a korai anyagcserében. Ez egy ferredoxin redő, amely megköti a vas-kén vegyületeket, és egy "Rossmann" redő, amely a nukleotidokat (a DNS és az RNS építőkövei) köti meg. Ez a puzzle két darabja, amelynek illeszkednie kell az élet fejlődéséhez.

A fehérjék aminosav láncok, és a lánc 3D-s útját a térben redőnek nevezik. A ferredoxinok a modern fehérjékben és a sejtek körüli transzfer elektronokban található fémek, amelyek elősegítik az anyagcserét. Az elektronok szilárd anyagokon, folyadékokon és gázokon, valamint élő rendszereken keresztül áramolnak, és ugyanazon elektromos erőnek kell jelen lennie minden más bolygórendszerben az élet fenntartásának lehetősége mellett.

Bizonyíték van arra, hogy a két redő közös őssel rendelkezett, és ha igaz, akkor ez az ős lehet az élet első metabolikus enzimje. (2)

(1) - https://www.pnas.org/content/early/2020/03/17/1914982
(2) - https://www.rutgers.edu/news/scientists-have-discovered