Naukowcy identyfikują substancję, która mogła zapalić życie na Ziemi

Zespół naukowców z Rutgers, którego celem było zidentyfikowanie podstawowych źródeł metabolizmu – zestawu podstawowych reakcji chemicznych, które jako pierwsze zapoczątkowały życie na Ziemi – zidentyfikował fragment białka, który może dostarczyć naukowcom wskazówek, jak dostrzec planety, na których ma powstać życie.

Badania opublikowane w Postęp naukiMa to ważne implikacje w poszukiwaniu życia pozaziemskiego, ponieważ daje naukowcom nową wskazówkę do poszukiwania, powiedział Vikas Nanda, naukowiec z Centrum Zaawansowanej Biotechnologii i Medycyny (CABM) w Rutgers.

Na podstawie badań laboratoryjnych naukowcy Rutgers twierdzą, że jednym z najbardziej prawdopodobnych chemicznych kandydatów do powstania życia był prosty peptyd z dwoma atomami niklu, który nazwali „Nickelback” nie dlatego, że nie ma nic wspólnego z kanadyjskim zespołem rockowym, ale z powodu azotu który stanowi jego kręgosłup. . Atomy wiążą dwa krytyczne atomy niklu. Peptyd jest składnikiem białka, które składa się z kilku bloków budulcowych zwanych aminokwasami.

„Naukowcy uważają, że gdzieś między 3,5 a 3,8 miliarda lat temu nastąpił punkt zwrotny, coś, co zapoczątkowało przejście od chemii prebiotycznej – cząsteczek przed życiem – do żywych systemów biologicznych” – powiedział Nanda. „Uważamy, że zmiana została wywołana przez kilka małych protobiałek, które wykonywały kluczowe etapy starożytnej reakcji metabolicznej. Uważamy, że znaleźliśmy jeden z tych„ peptydów liderowych ”.

Naukowcy, którzy przeprowadzili badanie, są częścią kierowanego przez Rutgersa zespołu o nazwie Evolution of Nanomachines in Geosfers and Microbial Ancestors (ENIGMA), który jest częścią programu astrobiologicznego w NASA. Naukowcy starają się zrozumieć, w jaki sposób białka ewoluowały, aby stać się głównymi czynnikami umożliwiającymi życie na Ziemi.

Podczas gdy naukowcy z NASA przeszukują wszechświat za pomocą teleskopów i sond w poszukiwaniu śladów przeszłego, obecnego lub powstającego życia, naukowcy z NASA szukają konkretnych „biosygnatur”, o których wiadomo, że są zwiastunami życia. Nanda powiedział, że peptydy takie jak Nickelback mogą stać się najnowszą biosygnaturą używaną przez NASA do wykrywania planet na skraju powstania życia.

Naukowcy doszli do wniosku, że oryginalna substancja wyzwalająca musi być na tyle prosta, aby mogła spontanicznie połączyć się w zupę prebiotyczną. Ale musi być wystarczająco aktywny chemicznie, aby mieć zdolność pobierania energii ze środowiska w celu napędzania procesu biochemicznego.

Aby to zrobić, naukowcy przyjęli podejście „redukcjonistyczne”: rozpoczęli od zbadania istniejących białek, o których wiadomo, że biorą udział w procesach metabolicznych. Wiedząc, że białka są zbyt złożone, aby mogły pojawić się z wyprzedzeniem, zredukowali je do ich podstawowej struktury.

Po serii eksperymentów naukowcy doszli do wniosku, że najlepszym kandydatem jest Nickelback. Peptyd składa się z 13 aminokwasów i wiąże dwa jony niklu.

Uważali, że nikiel był powszechnie występującym metalem we wczesnych oceanach. Po związaniu z peptydem atomy niklu stają się potężnymi katalizatorami, które przyciągają więcej protonów i elektronów i wytwarzają gazowy wodór. Naukowcy doszli do wniosku, że wodór był również bardziej obfity na wczesnej Ziemi i byłby ważnym źródłem energii do przyspieszenia metabolizmu.

„Jest to ważne, ponieważ chociaż istnieje wiele teorii na temat pochodzenia życia, istnieje bardzo niewiele rzeczywistych testów laboratoryjnych tych idei” – powiedział Nanda. „Ta praca pokazuje, że nie tylko proste enzymy metabolizujące białka są możliwe, ale że są one również bardzo stabilne i bardzo aktywne – co czyni je wiarygodnym punktem wyjścia do życia”.