Нове дослідження проливає світло на походження життя на Землі

Вирішуючи одне з найбільш складних питань біології, вчені виявили структури білків, які можуть бути відповідальними за походження життя в зародковому супі стародавньої Землі.

Дослідження опубліковано в журналі Science Advances, розповідається в пресрелізі Ратґерського університету (США).

Дослідники вивчали, як примітивне життя могло виникнути на нашій планеті з простих, неживих матеріалів. Вони вдалися в питання: які властивості визначають життя, яким ми його знаємо, та прийшли до висновку, що будь-що живе повинно було б збирати та використовувати енергію з таких джерел, як Сонце або гідротермальні джерела.

У молекулярному сенсі, це означало б, що здатність перемішувати електрони мала першорядне значення для життя. Оскільки найкращими елементами для перенесення електронів є метали (наприклад, звичайні електричні дроти), а більшість біологічної активності здійснюється білками, дослідники вирішили вивчити комбінацію цього, тобто білки, які зв’язують метали.

Вони порівняли всі теперішні білкові структури, які зв’язують метали, для встановлення будь-яких спільних ознак, виходячи з того, що ці спільні особливості були присутні в білках предків і були диверсифіковані та передані по спадкоємству для створення діапазону білків, які ми спостерігаємо сьогодні.

Еволюція білкових структур натякає на розуміння того, як нові виникли з тих, що існували раніше. Тому дослідники розробили обчислювальний метод, який показав, що переважна більшість теперішніх білків, які зв’язують метали, є дещо схожими між собою незалежно від типу металу, з яким вони зв’язуються; організму, з якого вони походять; або функціональності, яка приписується для білка в цілому.

«Ми побачили, що ядра теперішніх білків, які зв’язують метали, дійсно подібні, хоча самі білки можуть і не бути схожими», – сказала провідна авторка дослідження Яна Бромберг, професорка кафедри біохімії та мікробіології Ратґерського університету. «Ми також побачили, що ці ядра зі зв’язуванням металів часто складаються з повторюваних структур, схожих на блоки LEGO. Цікаво, що ці блоки також були знайдені в інших областях білків, не тільки в ядрах зі зв’язуванням металів, а в багатьох інших білках, які не розглядалися у нашому дослідженні. Наше спостереження дозволяє припустити, що перебудови цих маленьких будівельних блоків могли мати одну або невелику кількість спільних предків і призвели до виникнення цілого ряду білків та їхніх функцій, які існують у поточний час — тобто до життя, яким ми його знаємо».

«У нас дуже мало інформації про те, як виникло життя на цій планеті, і наша робота надає раніше недоступне пояснення», — сказала Бромберг, дослідження якої зосереджено на розшифровці ДНК-креслень молекулярного механізму життя. «Це пояснення також потенційно може сприяти нашому пошуку життя на інших планетах і планетарних тілах. Наш висновок про специфічні структурні будівельні блоки також, можливо, мають відношення до зусиль синтетичної біології, де вчені прагнуть заново сконструювати специфічно активні білки».

У цьому дослідженні, фінансованому NASA, також брали участь дослідники з Університету Буенос-Айреса.