Αντιμετωπίζοντας ένα από τα πιο βαθιά αναπάντητα ερωτήματα στη βιολογία, μια ομάδα υπό την ηγεσία του Rutgers ανακάλυψε τις δομές των πρωτεϊνών που μπορεί να είναι υπεύθυνες για την προέλευση της ζωής στην αρχέγονη σούπα της αρχαίας Γης.

Η μελέτη εμφανίζεται στο περιοδικό Προόδους της Επιστήμης.

Οι ερευνητές διερεύνησαν πώς η πρωτόγονη ζωή μπορεί να προήλθε στον πλανήτη μας από απλά, μη ζωντανά υλικά. Ρώτησαν ποιες ιδιότητες ορίζουν τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οτιδήποτε ζωντανό θα χρειαζόταν για τη συλλογή και τη χρήση ενέργειας, από πηγές όπως ο Ήλιος ή υδροθερμικές οπές.

Με μοριακούς όρους, αυτό θα σήμαινε ότι η ικανότητα ανακατεύθυνσης ηλεκτρονίων ήταν πρωταρχικής σημασίας για τη ζωή. Δεδομένου ότι τα καλύτερα στοιχεία για μεταφορά ηλεκτρονίων είναι μέταλλα (σκεφτείτε τα τυπικά ηλεκτρικά καλώδια) και οι περισσότερες βιολογικές δραστηριότητες πραγματοποιούνται από πρωτεΐνες, οι ερευνητές αποφάσισαν να εξερευνήσουν τον συνδυασμό των δύο—δηλαδή πρωτεϊνών που δεσμεύουν μέταλλα.

Συνέκριναν όλα τα υπάρχοντα πρωτεΐνη δομές που δεσμεύουν μέταλλα για να δημιουργήσουν κοινά χαρακτηριστικά, με βάση την προϋπόθεση ότι αυτά τα κοινά χαρακτηριστικά υπήρχαν στις προγονικές πρωτεΐνες και διαφοροποιήθηκαν και μεταβιβάστηκαν για να δημιουργήσουν το φάσμα των πρωτεϊνών που βλέπουμε σήμερα.

Η εξέλιξη των πρωτεϊνικών δομών συνεπάγεται την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο προέκυψαν νέες πτυχές από προηγούμενες, έτσι οι ερευνητές σχεδίασαν μια υπολογιστική μέθοδο που διαπίστωσε ότι η συντριπτική πλειονότητα των επί του παρόντος υπαρχουσών πρωτεϊνών που δεσμεύουν μέταλλα είναι κάπως παρόμοιες, ανεξάρτητα από τον τύπο του μετάλλου με τον οποίο συνδέονται, τον οργανισμό. προέρχονται από ή τη λειτουργικότητα που αποδίδεται στην πρωτεΐνη ως σύνολο.

«Είδαμε ότι οι πυρήνες που δεσμεύουν τα μέταλλα των υπαρχουσών πρωτεϊνών είναι πράγματι παρόμοιοι, παρόλο που οι ίδιες οι πρωτεΐνες μπορεί να μην είναι», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Yana Bromberg, καθηγήτρια στο Τμήμα Βιοχημείας και Μικροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο Rutgers-New Brunswick. “Είδαμε επίσης ότι αυτοί οι πυρήνες που δεσμεύουν μέταλλα αποτελούνται συχνά από επαναλαμβανόμενες υποδομές, σαν μπλοκ LEGO. Περιέργως, αυτά τα μπλοκ βρέθηκαν επίσης σε άλλες περιοχές των πρωτεϊνών, όχι μόνο σε πυρήνες που δεσμεύουν μέταλλα, και σε πολλές άλλες πρωτεΐνες Η παρατήρησή μας υποδηλώνει ότι οι αναδιατάξεις αυτών των μικρών δομικών στοιχείων μπορεί να είχαν έναν μόνο ή μικρό αριθμό κοινών προγόνων και να προκάλεσαν ολόκληρο το φάσμα των πρωτεϊνών και τις λειτουργίες τους που είναι διαθέσιμες αυτήν τη στιγμή—δηλ. στη ζωή όπως την ξέρουμε».

«Έχουμε πολύ λίγες πληροφορίες για το πώς προέκυψε η ζωή σε αυτόν τον πλανήτη και η δουλειά μας συνεισφέρει σε μια προηγουμένως μη διαθέσιμη εξήγηση», είπε ο Bromberg, η έρευνα του οποίου επικεντρώνεται στην αποκρυπτογράφηση των σχεδιαγραμμάτων DNA του μοριακού μηχανισμού της ζωής. “Αυτή η εξήγηση θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην αναζήτησή μας για ζωή σε άλλους πλανήτες και πλανητικά σώματα. Η ανακάλυψη των συγκεκριμένων δομικών δομικών στοιχείων είναι επίσης πιθανώς σχετική με τις προσπάθειες συνθετικής βιολογίας, όπου οι επιστήμονες στοχεύουν να κατασκευάσουν εκ νέου ειδικά ενεργές πρωτεΐνες.”

Η μελέτη, που χρηματοδοτήθηκε από τη NASA, περιελάμβανε επίσης ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπουένος Άιρες.