Tai buvo kritinis momentas – nustatė, kas galėjo paskatinti gyvybės atsiradimą Žemėje

Kaip galėjo atrodyti ši pirmoji medžiagų apykaitos reakcija, kol kas tik spėliojama. Ji turėjo būti pakankamai paprasta, kad atsirastų iš įvairių komponentų, kurie jau egzistavo – tačiau pakankamai veiksminga, kad galėtų nulemti aplinkos pokyčius.

Dabar Rutgerso universiteto ir Niujorko miesto koledžo (JAV) tyrėjų komanda nustatė baltymą, galėjusį atlikti lemiamą vaidmenį pradedant mums žinomą gyvybę – paprastą peptidą, kurį jie pavadino „nickelback“. Tik toks peptido pavadinimas yra ne aliuzija į kanadiečių roko grupę, o nurodo pagrindinę baltymo struktūrą, kurią sudaro aminorūgščių grandinė ir du azoto atomai, sujungti su nikelio atomų pora.

Šis atradimas gali ne tik atskleisti daugiau informacijos apie tai, kaip prasidėjo gyvybė čia, Žemėje, bet ir suteikti astrofizikams dar vieną užuominą ieškant gyvybės kitose planetose, kur šie esminiai cheminiai ingredientai dar tik pradeda formuotis.

„Mokslininkai mano, kad kažkur prieš 3,5–3,8 mlrd. metų įvyko lūžio taškas, nuo kurio prasidėjo pokytis nuo prebiotinės chemijos iki gyvų biologinių sistemų, – sako biochemikas ir biologas Vikasas Nanda. – Manome, kad pokyčius paskatino keli maži baltymai-pirmtakai, kurie atliko pagrindinius senovinės medžiagų apykaitos reakcijos etapus. Manome, kad radome vieną iš šių pirmtakų-peptidų.“

Norėdami sukurti galutinią šio peptido struktūrą, mokslininkai pradėjo tyrimą nuo šiuolaikinių baltymų, kurie lemia medžiagų apykaitos procesus ir yra svarbūs daugeliui biocheminių reakcijų. Senovės baltymai būtų buvę daug paprastesni, todėl šie baltymai buvo suskaidyti į paprasčiausias dalis.

Atlikus daugybę eksperimentų, buvo nustatyta, kad nickelback baltymas yra tikėtinas gyvybės pradininkas, kuris yra pakankamai paprastas, kad susiformuotų prebiotinėje Žemėje, tačiau pakankamai sudėtingas, kad galėtų paimti energiją iš aplinkos ir kažką su ja daryti. Jame iš viso yra 13 aminorūgščių – šios molekulės dažnai apibūdinamos kaip baltymų ir pačios gyvybės „statybiniai blokai“.

Prie šios pagrindinės struktūros galėtų prisijungti du nikelio atomai ir atspindėti pagrindinę nikelio-geležies grupės veiklą hidrogenazėje ir nikelio-nikelio klasterio veiklą acetil-CoA sintazėje – dviejuose senoviniuose baltymuose, kurie dar ir šiandien atlieka svarbų vaidmenį medžiagų apykaitoje.

Nikelis pirmuosiuose mūsų planetos vandenynuose turėjo būti gausiai paplitęs metalas. Labai svarbu, kad susijungę su peptidu nikelio atomai veikia kaip katalizatorius išskiriant vandenilio dujas, kurios prieš milijardus metų buvo gyvybiškai svarbus energijos šaltinis. Svarbiausia, kad komanda sugebėjo parodyti, jog visi šie procesai veikia (laboratorinėmis sąlygomis).

„Tai svarbu, nes nors yra daug teorijų apie gyvybės kilmę, realių laboratorinių šių idėjų bandymų yra labai mažai“, – sako V.Nanda.

Jei nickelback suvaidino svarbų vaidmenį pradedant gyvybę Žemėje, galima daryti prielaidą, kad ji gali formuotis ir kitose planetose – galbūt tose, kurių evoliucija nėra taip toli pažengusi kaip mūsų.

Ieškodami gyvybės tolimesnėse Visatos dalyse, mokslininkai naudoja cheminius pėdsakus, kurie gali parodyti, kad organizmų esama arba jie gali išsivystyti. Nickelback potencialiai galėtų būti įtrauktas į šį cheminių pėdsakų sąrašą.

Nėra lengva pažvelgti atgal į pačią gyvybės Žemėje pradžią – tačiau pasitelkiant keletą išmanių metodų, leidžiančių tirti atgaline tvarka, palaipsniui vis geriau suprantama, kaip pirmiausia susiformavo sudėtinga gyvybė.

„Šis darbas rodo, kad ne tik galimi paprasti baltymų apykaitos fermentai, bet ir tai, kad jie yra labai stabilūs ir labai aktyvūs, todėl tai yra tikėtinas gyvybės pradžios taškas“, – sako V.Nanda.

Tyrimas paskelbtas žurnale „Science Advances“.

Parengta pagal „Science Alert“.