A fost descoperită substanța care a declanșat viața pe Pământ

Întrebarea cu privire la modul în care viața a apărut pentru prima dată pe planeta noastră este una la care încă nu am răspuns pe deplin, dar știința se apropie tot timpul de adevăr.

Un nou studiu identifică structurile proteinelor care ar fi putut face acest lucru.

Pentru început, echipa din spatele studiului a decis să plece de la premisa că viața așa cum o cunoaștem depinde de colectarea și utilizarea energiei. În supa primordială a Pământului antic, acea energie ar fi venit cel mai probabil din cer, sub formă de radiație de la Soar sau din adâncul Pământului însuși, ca o căldură care se infiltrează prin gurile hidrotermale din fundul mărilor antice.

La nivel molecular, această utilizare a energiei înseamnă transferul de electroni, procesul chimic fundamental care implică trecerea unui electron de la un atom sau moleculă la alta. Transferul de electroni se află în centrul reacțiilor de oxidare-reducere (cunoscute și sub denumirea de reacții redox) care sunt vitale pentru unele dintre funcțiile de bază ale vieții.

Deoarece metalele sunt cele mai bune elemente pentru a efectua transferul de electroni, iar moleculele complexe numite proteine ​​sunt cele care conduc majoritatea proceselor biologice, cercetătorii au decis să le combine pe cele două și să caute proteine ​​care leagă metalele.

A fost folosită o abordare metodică, computațională, pentru a compara proteinele de găsire a metalelor, dezvăluind anumite caracteristici comune care se potriveau tuturor acestora – indiferent de funcționalitatea proteinei, metalul de care se leagă sau organismul implicat.

„Am văzut că nucleele de legare a metalelor ale proteinelor existente sunt într-adevăr similare, chiar dacă proteinele în sine ar putea să nu fie”, spune microbiologul Yana Bromberg, de la Universitatea Rutgers-New Brunswick din New Jersey. „Am văzut, de asemenea, că aceste miezuri de legare a metalelor sunt adesea formate din substructuri repetate, ca blocurile Lego. În mod curios, aceste blocuri au fost găsite și în alte regiuni ale proteinelor, nu doar în nucleele care leagă metalele, dar și în multe alte proteine care nu au fost luate în considerare în studiul nostru”.

Modul în care a apărut viața pe Pământ, mai aproape de adevăr

Este posibil ca aceste caracteristici comune să fi fost prezente și să funcționeze în cele mai vechi proteine, sugerează cercetătorii, schimbându-se în timp pentru a deveni proteinele pe care le vedem astăzi – dar păstrând anumite structuri comune.

Așadar, metalele solubile din Oceanul Archean, care acopereau Pământul cu mii de milioane de ani în urmă, ar fi putut fi folosite pentru a alimenta amestecul de electroni necesar pentru transferul de energie și, la rândul său, pentru viața biologică.

„Observația noastră sugerează că rearanjamentele acestor mici blocuri de construcție ar fi putut avea un singur sau un număr mic de strămoși comuni și ar fi dat naștere la întreaga gamă de proteine ​​​​și funcțiile lor care sunt disponibile în prezent”, spune Bromberg. „Adică la viață așa cum o cunoaștem”.

În special, echipa a reușit să identifice evoluțiile în pliurile proteice – formele adoptate de proteine, ​​pe măsură ce devin biologic active – care ar fi putut produce proteinele pe care le cunoaștem astăzi, aproape ca un proiect de arbore genealogic molecular.

Studiul concluzionează, de asemenea, că peptidele funcționale biologic, versiunile mai mici ale proteinelor, ar fi putut exista înaintea celor mai vechi proteine, care merg înapoi cu 3,8 miliarde de ani în urmă. Toate acestea se adaugă la înțelegerea noastră despre cum a început viața.

Ca întotdeauna, orice analiză a începuturilor vieții pe Pământ poate fi importantă în căutarea vieții și pe alte planete, unde viața ar putea începe să evolueze (sau s-ar putea să fi evoluat deja) pe căi biologice similare.

„Avem foarte puține informații despre modul în care a apărut viața pe această planetă, iar munca noastră contribuie la o explicație care nu era disponibilă anterior”, spune Bromberg. „Această explicație ar putea contribui, de asemenea, la căutarea noastră de viață pe alte planete și corpuri planetare”.