Ученые разработали искусственный белок, который может дать новое представление о химической эволюции на ранней Земле. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Всем клеткам нужна энергия, чтобы выжить, но поскольку типы химических веществ, доступных в первые дни существования планеты, были настолько ограничены по сравнению с сегодняшним огромным химическим разнообразием, у многоклеточных организмов было гораздо меньше энергии для создания сложных органических структур, из которых состоит мир, известный нам сегодня.
Новое исследование предполагает, что многие организмы в первичном бульоне Земли в значительной степени полагались на молекулы металлов, особенно никеля, для хранения и выделения энергии.
Современные теории происхождения микробной жизни предполагают, что, хотя клетки использовали углекислый газ и водород в качестве источника топлива, они также жили в местах, богатых восстановленными металлами, такими как железо и никель. Эти первые химические реакции также в значительной степени контролировались ферментом, называемым ацетилкоферментом А-синтазой, или ACS, молекулой, необходимой для производства энергии и образования новых химических связей.
Однако в течение многих лет ученые в этой области расходились во мнениях относительно того, как на самом деле работает фермент — могли ли химические реакции, которые он запускал, происходить случайно, или его химические структуры следовали строгому плану. Ханна Шафаат, соавтор исследования и профессор химии и биохимии в Университете штата Огайо, говорит, что модель искусственного фермента, разработанная ее командой, многое говорит о том, как его предок мог функционировать в течение первых нескольких миллиардов лет существования Земли.
По сравнению с тем, что ученые находят в природе, этот модельный белок намного легче изучать и манипулировать им. В результате команда смогла сделать вывод, что ACS действительно необходимо создавать молекулы шаг за шагом. Такая информация чрезвычайно важна для понимания того, как начала развиваться органическая химия на Земле.
— Вместо того, чтобы брать фермент и разбирать его на части, мы пытаемся создать его снизу вверх. И знание того, что это нужно делать в правильном порядке, может стать ключом к тому, как воссоздать это в лаборатории, — говорит Шафаат.
Поскольку ученые надеются понять, что могло произойти из первичного бульона, Шафаат отмечает, что исследование показало, что даже простые ферменты, подобные их модели, могут поддерживать раннюю жизнь.
По его словам, полученные результаты важны не только для понимания первичной химии, но и имеют широкое значение для других областей, включая энергетический сектор. В настоящее время одной из самых больших проблем энергетического сектора является производство жидкого топлива. По мнению экспертов, это исследование может стать первым шагом в поисках природного источника энергии, который мог бы заменить бензин и нефть.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен