Nova studija pokazuje da su metali iz dubokomorskih hidrotermalnih ventova mogli omogućiti prvim ćelijama da obavljaju osnovne metaboličke reakcije pre pojave enzima. Istraživanje identifikovalo je 37 reakcija koje metali poput nikla, gvožđa i kobalta mogu katalizovati; nikl sam zamenjuje funkcije najmanje 10 enzima. Takođe je predložen izvor visokoenergetskog fosfata — fosfit — koji u prisustvu male količine paladijuma može delovati slično ATP-u. Ventovi od serpentinitne stene stoga ostaju najverovatniji kandidati za hemijsko mesto nastanka života.
Kako je stena na dnu mora možda pokrenula život na Zemlji — uloga metala iz hidrotermalnih ventova
Deep sea exploration vehicle near hydrothermal ventfikretim from Magnific
Život na Zemlji mogao je da počne zahvaljujući metalu koji se taložio na zidovima dubokomorskih hidrotermalnih ventova. Nova studija sugeriše da su rane ćelije koristile mineralne katalizatore iz okoline da pokrenu osnovne metaboličke reakcije pre nego što su razvile sopstvene enzime.
LUCA i rane hemijske reakcije
Biolozi smatraju da sve današnje ćelije potiču od zajedničkog pretka poznatog kao LUCA (Last Universal Common Ancestor). Analizom DNK stotina bakterija i arhea, istraživači su utvrdili koje su biohemijske reakcije verovatno postojale još u LUCA-i, a koje su se razvijale nezavisno u bakterijama i arheama nakon razdvajanja linija.
Metali kao prirodni katalizatori
U laboratorijskim uslovima metali poput nikla, gvožđa i kobalta pokazuju sposobnost da katalizuju mnoge ključne metaboličke reakcije. Autori studije identifikovali su 37 osnovnih reakcija koje mogu biti podstaknute metalima; nikl sam može zameniti funkcije najmanje 10 enzima i oko 10 pomoćnih molekula u putanji koja pretvara ugljen-dioksid u organsku materiju — putanji koju dele bakterije i arhee.
Serpentinitni ventovi kao hemijski „laboratorij”
Ventovi formirani iz stene zvanе serpentinit nastaju kada morska voda reaguje sa stijenama bogatim gvožđem i magnezijumom. Proces daje toplotu, proizvodi vodonik i obogaćuje zidove ventova metalima kao što su nikl, gvožđe i kobalt — potencijalni hemijski startni paket za najraniji metabolizam.
Fosfit i izvor energije pre ATP-a
Još jedno ključno pitanje bilo je odakle je došao visokoenergijski fosfat potreban za ranu biologiju pre pojave ATP-a. Studija navodi da se u istim ventovima može formirati fosfit, prirodni srodnik fosfata, koji u prisustvu male količine paladijuma može u vodenom rastvoru obavljati ulogu sličnu ATP-u i tako omogućiti prenos energije u preenzimatskim uslovima.
Šta to znači za poreklo života
Prema ovom modelu, LUCA je već imao genski sistem, translaciju i genetički kod, ali je metabolizam još bio u nastajanju i delimično zavisio od spoljašnjih, mineralnih katalizatora. Nakon razdvajanja bakterijske i arhealne grane, svaka linija je razvila sopstveni set enzima koji je zamenio ili dopunio te početne, okolinske reakcije.
Zaključak: dubokomorski serpentinitni ventovi predstavljaju uverljivu i testabilnu lokaciju gde su geokemijski uslovi mogli podržati prelaz od hemije ka biologiji — katalizujući reakcije koje su omogućile da se živa stvarnost formira pre više od četiri milijarde godina.
Izvor: prerada i sažetak istraživačkih nalaza (originalno objavljeno na Forbes.com).
Pomozite nam da budemo bolji.
