|
Белок поможет взглянуть на химическую эволюцию на ранней Земле
|
|
|
|
Ученые разработали искусственный белок, который может по-новому взглянуть на химическую эволюцию на ранней Земле. Всем клеткам нужна энергия, чтобы выжить, но поскольку виды химических веществ, доступных в первые дни существования планеты, были настолько ограничены по сравнению с сегодняшним огромным разнообразием химических веществ, у многоклеточных организмов было гораздо меньше энергии для создания сложных органических структур, из которых состоит наш мир. знать сегодня. Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, свидетельствует о том, что многие организмы в первичном бульоне Земли в значительной степени полагались на молекулы металлов, особенно никеля, для накопления и расходования энергии. Современные теории о том, как возникла микробная жизнь, предполагают, что, хотя клетки использовали углекислый газ и водород в качестве источника топлива, они также обитали в районах, богатых восстановленными металлами, такими как железо и никель. Эти первые химические реакции также в значительной степени были вызваны ферментом, называемым ацетилкоферментом А-синтазой, или ACS, молекулой, необходимой для производства энергии и образования новых химических связей.
|
|
|
Но в течение многих лет ученые в этой области расходились во мнениях относительно того, как на самом деле работает этот фермент — могут ли химические реакции, которые он запускает, происходить случайным образом или его химическая конструкция следует строгому дорожному плану. Ханна Шафаат, соавтор исследования и профессор химии и биохимии в Университете штата Огайо, сказала, что созданная ее командой искусственная модель фермента многое говорит о том, как его родной предок мог действовать в течение первых нескольких миллиардов лет существования Земли. По сравнению с тем, что ученые находят в природе, этот модельный белок намного легче изучать и манипулировать им. Из-за этого команда смогла сделать вывод, что ACS действительно должен строить молекулы шаг за шагом. Такая информация имеет решающее значение для понимания того, как начала развиваться органическая химия на Земле. «Вместо того, чтобы брать фермент и разбирать его, мы пытаемся создать его снизу вверх», — сказал Шафаат. «И знание того, что вы должны делать что-то в правильном порядке, может стать руководством к тому, как воссоздать это в лаборатории».
|
|
|
|
Поскольку ученые надеются понять, что могло появиться первым из первобытного бульона, Шафаат сказал, что исследование продемонстрировало, что даже простые ферменты, подобные их модели, могли поддерживать раннюю жизнь. Шафаат, который работал над проектом почти пять лет, сказал, что, хотя исследование действительно столкнулось с некоторыми трудностями, уроки, извлеченные командой, стоили того в долгосрочной перспективе. По словам Шафаата, помимо того, что они важны для понимания первичной химии, их результаты имеют широкое значение для других областей, включая энергетический сектор. «Если мы сможем понять, как природа придумала, как использовать эти соединения миллиарды и миллиарды лет назад, мы сможем использовать некоторые из тех же идей для наших собственных устройств альтернативной энергии», — сказала она. На данный момент одной из самых больших проблем, с которыми сталкивается энергетический сектор, является производство жидкого топлива. Тем не менее, это исследование может стать первым шагом в поиске природного источника энергии, который мог бы заменить бензин и нефть, которые чрезмерно используются людьми, сказал Шафаат. Теперь ее команда работает над оптимизацией своего продукта, но продолжит исследовать, есть ли другие первобытные секреты, которые может раскрыть их фермент. Соавторами были Анастасия С. Манезис и Алина Ербулекова из штата Огайо и Джейсон Ширер из Университета Тринити.
|
|
|
|
Источник
|
