Новое исследование проливает свет на происхождение жизни на Земле

Решая один из более сложных вопросов биологии, ученые нашли структуры белков, которые могут быть ответственными за происхождение жизни в зачаточном супе древней Земли.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances, рассказывается в пресс-релизе Ратгерского университета (США).

Исследователи изучали, как примитивная жизнь могла возникнуть на нашей планете из простых, неодушевленных материалов. Они задались вопросом: какие свойства определяют жизнь, которой мы ее знаем, и пришли к выводу, что что-либо живое должно было бы собирать и использовать энергию из таких источников, как Солнце или гидротермальные источники.

В молекулярном смысле это означало бы, что способность перемешивать электроны имела первостепенное значение для жизни. Поскольку лучшими элементами для переноса электронов являются металлы (например, обычные электрические провода), а большинство биологической активности осуществляется белками, исследователи решили изучить комбинацию этого, то есть связывающие металлы белки.

Они сравнили все существующие связывающие металлы белковые структуры для установления любых общих признаков исходя из того, что эти общие особенности присутствовали в белках предков и были диверсифицированы и переданы по наследству для создания диапазона белков, наблюдаемых нами сегодня.

Эволюция белковых структур подразумевает понимание того, как новые возникли из существовавших ранее. Поэтому исследователи разработали вычислительный метод, показавший, что подавляющее большинство нынешних белков, связывающих металлы, несколько схожи между собой независимо от типа металла, с которым они связываются; организма, из которого они происходят; или функциональности, приписываемой для белка в целом.

«Мы увидели, что ядра существующих связывающих металлы белков действительно подобны, хотя сами белки могут и не быть похожими», – сказала ведущий автор исследования Яна Бромберг, профессор кафедры биохимии и микробиологии Ратгерского университета. «Мы также увидели, что эти ядра со связыванием металлов часто состоят из повторяющихся структур, похожих на блоки LEGO. Интересно, что эти блоки также были найдены в других областях белков, не только в ядрах со связыванием металлов, но и во многих других белках, которые не рассматривались в нашем исследовании. Наше наблюдение позволяет предположить, что перестройки этих маленьких строительных блоков могли иметь одно или небольшое количество общих предков и привели к возникновению целого ряда белков и их функций, которые существуют в настоящее время – то есть к жизни, какой мы ее знаем».

«У нас очень мало информации о том, как возникла жизнь на этой планете, и наша работа дает ранее недоступное объяснение», - сказала Бромберг, исследование которой сосредоточено на расшифровке ДНК-чертежей молекулярного механизма жизни. «Это объяснение также может способствовать нашему поиску жизни на других планетах и планетарных телах. Наш вывод о специфических структурных строительных блоках также, возможно, имеет отношение к усилиям синтетической биологии, где ученые стремятся заново сконструировать специфически активные белки».

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