Peptyd Nickelback mógł zapoczątkować życie na Ziemi

Naukowcy zidentyfikowali peptyd o nazwie Nickelback, który potencjalnie mógł pomóc w zapoczątkowaniu życia na Ziemi.

Obraz komputerowy peptydu Nickelback pokazuje szkieletowe atomy azotu (niebieskie), które wiążą dwa krytyczne atomy niklu (pomarańczowe)
Obraz komputerowy peptydu Nickelback pokazuje szkieletowe atomy azotu (niebieskie), które wiążą dwa krytyczne atomy niklu (pomarańczowe). Naukowcy z Rutgers, którzy zidentyfikowali ten fragment białka, uważają, że może on dostarczyć wskazówek do wykrywania planet, będących na skraju powstania życia | fot. Laboratorium Nandy

Jedną z najwiekszych zagadek, przed którymi stoi nauka, jest to, jak dokładnie powstało życie z materii nieożywionej. Teraz naukowcy wskazali konkretny peptyd, który potencjalnie zapoczątkował życie – i wszystko to może być winą Nickelbacka. Wygląda na to, że pierwsze żywe organizmy pojawiły się dość szybko po narodzinach samej Ziemi – ale jak? W pewnym momencie materia nieożywiona musiała zacząć pełnić funkcje biologiczne, a odkrycie, jak to się stało, byłoby jednym z najważniejszych przełomów w historii nauki.

Sprawdź też: Nowo odkryte reakcje chemiczne mogą wyjaśnić pochodzenie życia

W ostatnich latach naukowcy przeprowadzali eksperymenty ze sztuczną ewolucją i „gotowali” pierwotne zupy, aby zbadać rodzaje reakcji chemicznych, które mogły wystąpić we wcześnych latach naszej planety – Ziemi. W nowym badaniu naukowcy z Rutgers University i City College of New York spróbowali znaleźć możliwy punkt wyjścia.

Naukowcy uważają, że gdzieś między 3,5 a 3,8 miliarda lat temu nastąpił punkt zwrotny, coś, co zapoczątkowało zmianę chemii prebiotycznej – cząsteczek przed życiem – na żywe systemy biologiczne. Uważamy, że zmiana została wywołana przez kilka małych białek prekursorowych, które wykonały kluczowe etapy starożytnej reakcji metabolicznej. I myślimy, że znaleźliśmy jeden z tych „pionierskich peptydów”.

– powiedział Vikas Nanda, autor korespondent badania.

Zgodnie z rozumowaniem naukowców, każdy potencjalny związek chemiczny progenitorowy musiałby być wystarczająco aktywny, aby napędzać procesy biochemiczne, ale pozostać na tyle prosty, aby spontanicznie gromadzić się w pierwotnej zupie. Aby znaleźć odpowiedniego kandydata, zespół ograniczył nowoczesne białka metaboliczne do ich najbardziej podstawowej struktury.

Po wielu eksperymentach pojawił się jeden szczególnie obiecujący kandydat – peptyd złożony z zaledwie 13 aminokwasów, który wiąże ze swoim szkieletem dwa jony niklu. W związku z tym naukowcy nadali cząsteczce przydomek „nickelback”.

Według zespołu badaczy, ten peptyd wydaje się pasować do zagadki pod każdym względem. Nie tylko jest on prosty, ale uważa się, że nikiel był powszechnie występującym metalem we wczesnych oceanach. I oczywiście jest wysoce aktywny chemicznie – jony niklu działają jak silne katalizatory do produkcji wodoru, który byłby kluczowym źródłem energii dla procesów metabolicznych.

Hydrogenaza [Ni-Fe] (po lewej) (PDB ID: 5XLE) i ACS (po prawej) (PDB ID: 1RU3) to duże, złożone białka z aktywnymi miejscami dimetalicznymi koordynowanymi przez kilka ligandów. Modelowa struktura NB (środkowa) łączy elementy obu miejsc aktywnych w 13-resztowym polipeptydzie.
Modelowa struktura NB (Nickelback) i porównanie z naturalnymi enzymami. Hydrogenaza [Ni-Fe] (po lewej) (PDB ID: 5XLE) i ACS (po prawej) (PDB ID: 1RU3) to duże, złożone białka z aktywnymi miejscami dimetalicznymi koordynowanymi przez kilka ligandów. Modelowa struktura NB (środkowa) łączy elementy obu miejsc aktywnych w 13-resztowym polipeptydzie.

Oczywiście niekoniecznie oznacza to, że Nickelback jest szczególnie odpowiedzialny za całe życie na Ziemi, ale może pomóc nam zrozumieć początek całego procesu. Może to również prowadzić do nowych biosygnatur, których astronomowie mogliby użyć do polowania na życie na innych planetach.

Jest to ważne, ponieważ chociaż istnieje wiele teorii na temat pochodzenia życia, istnieje bardzo niewiele rzeczywistych testów laboratoryjnych tych idei. Ta praca pokazuje, że nie tylko proste enzymy metaboliczne białek są możliwe, ale że są one bardzo stabilne i bardzo aktywne – co czyni je wiarygodnym punktem wyjścia do powstania życia.

– powiedział Nanda

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Science Advances.

➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!

źródło: Uniwersytet Rutgersa | New Atlas