Вчені ідентифікували «піонерський пептид», який міг стати причиною життя на Землі

Команда вчених з Університету Рутгерса, яка прагне точно визначити першооснову метаболізму – набору основних хімічних реакцій, які вперше започаткували життя на Землі – виявила частину білка, який може дати вченим підказки для виявлення планет, які знаходяться на порозі зародження життя. Дослідження, опубліковане 10 березня в журналі Science Advances, має важливе значення для пошуку позаземного життя, оскільки воно дає дослідникам нову підказку для пошуку, сказав Вікас Нанда, науковий співробітник Центру  передової біотехнології та медицини (CABM) в Рутгерсі.

Спираючись на лабораторні дослідження, вчені Rutgers кажуть, що одним із найімовірніших хімічних кандидатів, який поклав початок життю, був простий пептид із двома атомами нікелю, який вони називають «Nickelback» не тому, що він має якесь відношення до канадської рок-групи, а тому, що його основа азоту атоми зв’язують два критичні атоми нікелю. Пептид є складовою білка, що складається з кількох елементарних будівельних блоків, відомих як амінокислоти. 

«Науковці вважають, що десь між 3,5 і 3,8 мільярдами років тому стався переломний момент, те, що підштовхнуло до зміни від пребіотичної хімії — молекул до життя — до живих біологічних систем», — сказав Нанда. «Ми вважаємо, що зміна була викликана кількома невеликими білками-попередниками, які виконали ключові кроки в давній метаболічній реакції. І ми думаємо, що ми знайшли один із цих «піонерських пептидів».

Вчені, які проводять дослідження, є частиною очолюваної Рутгерсом команди під назвою «Еволюція наномашин у геосфері та мікробних предків» (ENIGMA), яка є частиною програми астробіології в NASA. Дослідники прагнуть зрозуміти, як білки еволюціонували, щоб стати головним каталізатором життя на Землі.

Досліджуючи Всесвіт за допомогою телескопів і зондів у пошуках ознак минулого, теперішнього чи майбутнього життя, вчені NASA шукають конкретні «біосигнатури», які, як відомо, є провісниками життя. Пептиди, такі як нікельбек, можуть стати останньою біосигнатурою, яку використовує NASA для виявлення планет, які знаходяться на межі зародження життя, сказав Нанда.

Дослідники припускають, що оригінальна хімічна речовина-провокатор має бути досить простою, щоб мати можливість спонтанно зібратися в пребіотичний суп. Але він повинен бути достатньо хімічно активним, щоб володіти потенціалом забирати енергію з навколишнього середовища для запуску біохімічного процесу.

Для цього дослідники застосували «редукціоністський» підхід: вони почали з вивчення існуючих сучасних білків, які, як відомо, пов’язані з метаболічними процесами. Знаючи, що білки надто складні, щоб з’явитися на ранній стадії, вони скоротили їх до базової структури.

Після ряду експериментів дослідники дійшли висновку, що найкращим кандидатом є Nickelback. Пептид складається з 13 амінокислот і зв’язує два іони нікелю.

Вони вважали, що нікель був поширеним металом у ранніх океанах. При зв’язуванні з пептидом атоми нікелю стають потужними каталізаторами, притягуючи додаткові протони та електрони та виробляючи газоподібний водень. Дослідники припускають, що водень також був більш поширеним на ранній Землі й був би важливим джерелом енергії для метаболізму.

«Це важливо, тому що, незважаючи на те, що існує багато теорій про походження життя, фактичних лабораторних тестів цих ідей дуже мало», — сказав Нанда. «Ця робота показує, що не тільки можливі прості білкові метаболічні ферменти, але й те, що вони дуже стабільні та дуже активні, що робить їх вірогідною відправною точкою для життя».