Τις δομές πρωτεϊνών που μπορεί να είναι υπεύθυνες για την προέλευση της ζωής στην «αρχέγονη σούπα» της Γης στο μακρινό παρελθόν ανακάλυψαν επιστήμονες του Rutgers University.
Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances. Οι ερευνητές αναζήτησαν πώς η αρχέγονη ζωή μπορεί να εμφανίστηκε στον πλανήτη μας από απλά, μη ζωντανά υλικά. Το ερώτημα που τέθηκε ήταν τι ιδιότητες ορίζουν τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε και κατέληξαν στο συμπέρασμα πως οτιδήποτε ζωντανό θα χρειαζόταν να συλλέγει και να χρησιμοποιεί ενέργεια, από πηγές όπως ο Ήλιος ή σημεία υδροθερμικής δραστηριότητας.
Σε μοριακούς όρους, αυτό θα σήμαινε ότι η δυνατότητα «ανακατέματος» ηλεκτρονίων ήταν κομβικής σημασίας για την εμφάνιση ζωής. Από τη στιγμή που τα καλύτερα στοιχεία για τη μεταφορά ηλεκτρονίων είναι μέταλλα κα οι περισσότερες βιολογικές δραστηριότητες γίνονται από πρωτεΐνες, οι ερευνητές ήλπιζαν να διερευνήσουν τον συνδυασμό τους: Πρωτεϊνών που δεσμεύονται σε μέταλλα.
Σύγκριναν όλες τις υπάρχουσες δομές πρωτεϊνών που δεσμεύονται σε μέταλλα για να βρεθούν οποιαδήποτε κοινά χαρακτηριστικά, με βάση την υπόθεση πως αυτά τα κοινά χαρακτηριστικά ήταν παρόντα σε αρχέγονες πρωτεΐνες και στη συνέχεια εξελίχθηκαν και οδήγησαν στη δημιουργία του εύρους πρωτεϊνών που βλέπουμε σήμερα.
Η εξέλιξη των πρωτεϊνικών δομών περιλαμβάνει την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν νέες πτυχώσεις από προϋπάρχουσες, οπότε οι ερευνητές σχεδίασαν μια υπολογιστική μέθοδο που έδειξε πως η μεγάλη πλειονότητα των υπαρχουσών πρωτεϊνών που συνδέονται με μέταλλα είναι σχετικά παρόμοια, ανεξαρτήτως του μετάλλου, του οργανισμού προέλευσης και της γενικότερης λειτουργίας της πρωτεΐνης.
«Είδαμε ότι οι πυρήνες που “δένουν” σε μέταλλα από υπάρχουσες πρωτεΐνες είναι όντως παρόμοιοι, αν και οι ίδιες οι πρωτεΐνες ίσως δεν είναι» ανέφερε η Γιάνα Μπρόμπεργκ, lead author της έρευνας και καθηγήτρια στο Τμήμα Βιοχημείας και Μικροβιολογίας στο Rutgers University- New Brunswick. «Επίσης είδαμε ότι αυτοί οι πυρήνες συχνά αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες δομές, περίπου σαν τα LEGO. Περιέργως, αυτά τα τουβλάκια βρέθηκαν επίσης και σε άλλους τομείς των πρωτεϊνών, όχι απλά πυρήνες, και σε πολλές άλλες πρωτεΐνες που δεν ελήφθησαν υπόψιν στην έρευνά μας. Η παρατήρησή μας υποδεικνύει πως οι αναδιατάξεις αυτών των μικρών δομικών μπλοκ μπορεί να είχε έναν μεμονωμένο ή έναν μικρό αριθμό κοινών προγόνων και να οδήγησε στην εμφάνιση ολόκληρου του εύρους πρωτεϊνών και των λειτουργιών τους που είναι αυτή τη στιγμή διαθέσιμες- δηλαδή τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε».
«Έχουμε πολύ λίγες πληροφορίες για το πώς η ζωή εμφανίστηκε σε αυτόν τον πλανήτη, και η δουλειά μας παρέχει μια εξήγηση που προηγουμένως δεν ήταν διαθέσιμη» είπε η Μπρόμπεργκ. «Η εξήγηση αυτή θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην αναζήτησή μας για ζωή σε άλλους πλανήτες και πλανητικά σώματα. Η ανακάλυψη των συγκεκριμένων δομικών μπλοκ παίζει επίσης και ρόλο ως προς τις προσπάθειες συνθετικής βιολογίας, όπου οι επιστήμονες προσπαθούν να κατασκευάσουν ενεργές πρωτεΐνες».