Учени „съживиха“ ензим на 3,2 милиарда години, разкривайки тайни за живота на Земята и извън нея
Учени от САЩ пресъздадоха ензим на 3,2 милиарда години, разкривайки как е възникнал животът на Земята. Откритието използва синтетична биология и дава нови насоки за търсене на живот извън планетата.
Учени "съживиха" ензим на 3,2 милиарда години Снимка: Пиксбей
Американски учени от Университета на Уисконсин-Медисън пресъздадоха най-древния ензим, съществувал преди над 3,2 милиарда години. Изследването, публикувано в сп. „Нейчър къмюникейшънс“, използва методи от синтетичната биология. Този пробив позволява по-добро разбиране за зараждането на живота на Земята. Освен това, дава нови насоки за търсене на живот извън нашата планета.
Фокусът на изследването е върху ензима нитрогеназа. Той е ключов биологичен „инструмент“. Нитрогеназата превръща атмосферния азот в достъпна за организмите форма. Този процес е в основата на почти цялата биосфера. Според изследователите, без нитрогеназа животът, какъвто го познаваме, не би могъл да възникне.
Учените приложиха обратна еволюционна реконструкция. Те възстановиха предполагаемата структура на древна нитрогеназа. След това „вградиха“ ензима в генома на бактерии. Така проследиха неговата функция в лабораторни условия. Този подход се различава от традиционния анализ на геоложки находки.
Методът позволи на екипа да надникне в епоха без обичайни концентрации на кислород. Тогава животът е съществувал предимно като анаеробни микроорганизми. Атмосферата е била богата на въглероден диоксид и метан. Достъпът до азот е бил решаващ за оцеляването.
Изследователите обърнаха внимание на изотопните сигнатури. Това са химическите „следи“, които ензимите оставят в скалите. Досега се предполагаше, че древните ензими образуват същите изотопни съотношения като съвременните. Липсваха обаче преки доказателства.
Експериментът показа, че механизмът за образуване на изотопни сигнатури на азота е останал непроменен. Това е така въпреки съществените разлики в ДНК на древната и съвременна нитрогеназа. Този факт потвърждава точността на интерпретацията на древните геоложки данни. Прави изотопните сигнатури надежден индикатор за минала биологична активност.
Получените резултати имат значение за астробиологията. Учените вече разполагат с по-надежден „еталон“ от биосигнатури. Той може да се използва за търсене на следи от живот на други планети в бъдеще.
