Ученые выяснили происхождение строительных блоков жизни

Ученые из Университета Рутгерса (США) выяснили происхождение белковых структур, ответственных за метаболизм: простые молекулы, питавшие раннюю жизнь на Земле, а теперь служащие химическими сигналами, которые астробиологи могут использовать для поиска жизни на других планетах. Исследование о том, как выглядели самые ранние белки от 3,5 до 2,5 миллиарда лет назад, опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Биологи проследили эволюцию ферментов (белков) от наших дней до глубокого прошлого. Решение головоломки потребовало двух недостающих частей, и жизнь на Земле не могла бы существовать без них. Создавая сеть, связанную с их ролью в обмене веществ, команда обнаружила недостающие фрагменты.

«Мы очень мало знаем о том, как зародилась жизнь на нашей планете. Эта работа дала возможность определить самые ранние метаболические белки. Наши прогнозы обеспечат лучшее понимание происхождения жизни на Земле, а также позволят предположить, как она может зародиться в другом месте. Мы создаем модели белков и проверяем, могут ли они вызвать реакции, критические для раннего метаболизма», – сообщил соавтор исследования Викас Нанд, профессор биохимии и молекулярной биологии в Университете Рутгерса и участник проекта ENIGMA («Эволюция наномашин в геосферах и микробных предках»).

Белки – это цепочки аминокислот, а трехмерный путь цепочки в пространстве называется укладкой. Проект ENIGMA стремится раскрыть роль простейших белков, катализирующих самые ранние стадии жизни. Научная группа сосредоточилась на двух белковых укладках, которые, вероятно, являются первыми структурами в раннем метаболизме, а именно:

• Укладка ферредоксина, которая связывает соединения железа с серой. Ферредоксины – это группа небольших растворимых белков, содержащих железосерные кластеры и являющихся подвижными переносчиками электронов в ряде метаболических процессов. 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.
• Укладка Россмана, объединяющая нуклеотиды (строительные блоки ДНК и РНК).

Это две части головоломки, которые должны соответствовать эволюции жизни.

«Предполагается, что обе укладки могли иметь общего предка, и, если это правда, их прародитель, возможно, был первым метаболическим ферментом жизни», – заключили авторы исследования.