A fémkötő fehérjék tették lehetővé az életet Földön

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

Hogy miként is szerveződtek élővé a földi őslevesben úszkáló élettelen szerves molekulák, az mindmáig az élettudományok legnagyobb megválaszolatlan kérdése. A élet kialakulásának rejtélyes kezdeteihez vihet közelebb az a Science Advances folyóiratban január 14-én megjelent tanulmány, amely az amerikai Ruttgers Egyetem biokémiai és mikrobiológiai kutatócsoportjának legújabb eredményeit ismerteti. 

A kutatók abból indultak ki, hogy az energia felvétele és felhasználása az élet alapvető jellemzője. Az energia kémiai tárolásának és transzportjának az elektronátvitel a legegyszerűbb és legkézenfekvőbb módja. Ismert, hogy az ősleves tartalmazott vízben oldott fémeket, és az is tudott, hogy az élő szervezetekben ma is kulcsszerepet töltenek be a különféle fémkötő fehérjék.  

A korai Föld, ahogy ma elképzeljükFotó: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRA/Science Photo Library via AFP

A kutatók nem kevesebbet állítanak, minthogy ezek az egyszerű aminosavak látták el a szükséges energiával az első önreprodukáló biológiai molekulákat. A földi evolúciót a kezdettől mozgató mechanizmus szerintük nem más, mint a kémiában redoxireakcióként ismert elektronátvitel. 

A cinket megkötő cianobaktérium fémkötő fehérjéjének szerkezeti vázlata: a lila gömbök a cinkionokat, a sárga pálcikák pedig az SmtA nevű fehérjét jelzikFotó: Wikipédia

A kutatók a ma ismert fémkötő fehérjék szerkezeti vizsgálatainak eredményeivel támasztják alá következtetésüket. Számítógépes modellezéssel feltárták ugyanis az e reakciókért felelős enzimek evolúciós mintáit, amely szerint a legkülönfélébb fehérjék szerkezeti geometriája és aminosav-szekvenciái nagyon hasonlóak.

„A fehérjék fémkötő magjai valóban hasonlóak, még akkor is, ha maguk a fehérjék nem feltétlenül azok" – idézi az egyetem közleménye a kutatást vezető Yana Bromberg mikrobiológus-professzort. Kiderült az is, hogy a közel univerzális biokémiai szerkezetek többnyire oxidoreduktáznak nevezett enzimek, amelyek a molekulák közötti elektronátvitelt végzik. 

A kutatók szerint ilyen egyszerű fémkötő fehérjék már az élet jelenleg 3,8 milliárd évvel ezelőtti megjelenése előtt is létezhettek, így nem választja el éles határvonal az élettelen élővé válását, az evolúció elindulása pedig egy hosszan tartó biokémiai folyamat eredménye. 

Korábbi kapcsolódó cikkeink: