Головна / Земля / Сонце стало каталізатором для зародження життя

Сонце стало каталізатором для зародження життя

1 Зірка2 Зірки3 Зірки4 Зірки5 Зірок (Оцініть статтю!)
Загрузка...
 
 

Вчені змогли відтворити в лабораторії умови, що панували на Землі 4 мільярди років тому, і з’ясували, що сонячне світло могло стати каталізатором для утворення перших ферментів, необхідних для існування життя.


Життя на Землі — це парадокс. Щоб функціонувати, організму потрібна енергія. Але для того, щоб її використовувати, живим істотам потрібні складні механізми ферментації, вироблені за мільйони років еволюції, від дифузного дихання до фотосинтезу. Але що ж було раніше, організм або фермент? Нове дослідження демонструє, що кластери заліза і сірки, які лежать в основі більшості життєво важливих ферментів, могли плавати у первинних морях молодої Землі. Їх виникнення зумовлено поєднанням примітивних біомолекул, солей заліза і раніше невідомим інгредієнтом — сонячним світлом.

До цих пір велика частина досліджень походження життя було зосереджено на механізмах виникнення органічних будівельних компонентів, які пізніше сформували білки і РНК. Менш вивченим є генезис кластерів заліза і сірки — активного «ядра» ферментів, які є неодмінним атрибутом майже всіх процесів клітинної хімії. «Я ніколи не бачив організм, який би не залежав від них», — говорить Шереф Мансі, біохімік з Університету Тренто в Італії, який очолив нову роботу.

Щоб з’ясувати, чи були поєднання заліза і сірки основним інгредієнтом життя з самого його зародження, або ж перші мікроорганізми обходилися без них, Мансі і його команда відтворили у своїй лабораторії умови, що імітують ранню Землю. Клаудіа Бонфіо, біохімік з Університету Тренто, видалила з середовища кисень і змішала разом розчин з іонами заліза і глутатіонами — сірковмісними пептидами, які, ймовірно, були присутні в пребіотичному «хімічному супі» — рідкому середовищі, з якого і зародилася життя. Поки залізо залишалося в двовалентній формі, нічого не відбувалося. Але варто було включити УФ-лампи — і почалася справжня магія.

За словами вчених, вже через кілька хвилин спостерігається утворення залізо-сірковмісних кластерів. Під впливом УФ-випромінювання розчин змінював колір з фіолетового на червоний, що вказує на протікання реакції між залізом і сіркою. Якщо піддати середовище тривалому опроміненню, то реакція протікає і далі, через що розчин стає коричневим. В результаті, світло одночасно звільняло атоми сірки з пептидів і окисляло залізо, переводячи його в трьохвалентну форму, яка легко взаємодіє з сіркою, утворюючи солі. Дослідження опубліковане в Nature Chemistry.

Після цього група протестувала більше 30 потенційних сполук в різних умовах і виявила, що реакції також протікають і з більш простими сірковмісними молекулами. Автори відзначають, що в більшості випадків реакції «разюче схожі на ті, як синтезуються залізо-сірчані кластери в сучасних живих клітинах». На думку Мансі, те, що в ранніх процесах органічного синтезу сонячне світло грає настільки важливу роль, що цілком логічно — це нескінченне джерело досить великої кількості енергії. До того ж, на Землі того часу не було настільки щільного озонового шару, а тому випромінювання було на порядок інтенсивнішим. Варто відзначити, що і в мікроелементах не було недоліку: більшість водойм були безпосередньо пов’язані з вулканічними розломами і джерелами, які вимивали з глибини землі залізо. Тому, на думку Джека Шостака, молекулярного біолога з Гарвардського університету, який також брав участь в роботі, заповнений водою кратер — це свого роду інкубатор, в якому всі умови сприяють зародженню життя.

Як би те ні було, Мансі дуже обережно ставиться до результатів своєї роботи, нехай вона і увінчалася успіхом. Його побоювання можна зрозуміти: лабораторні умови, якими б вони не були, все-таки не можуть повністю імітувати умови на Землі 4 мільярди років тому. «Ці результати стануть важливими, якщо ми зможемо довести, що в системі хімічних речовин є якась вибірковість, яка і призвела до перетворення неживої природи на живі системи.» Але, вчені побоюються, що виявлення точної послідовності подій, які породили іскру життя, можуть назавжди загубитися за горизонтом часів.

 
Loading...
comments powered by HyperComments