מדענים מזהים תגובה כימית אפשרית המעוררת חיים על פני כדור הארץ

בהיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ, הייתה נקודה קריטית שבה החלו להזין תגובות כימיות בין תערובת של מולקולות אורגניות. זה הביא להיווצרות של משהו שיכול להיחשב ביולוגי, אם כי המראה המדויק של התגובה המטבולית הראשונה נותר נושא להשערות.

זו בוודאי הייתה ישות פשוטה מספיק כדי לצאת מהמרכיבים השונים כנראה היו נוכחים, אבל עדיין יעילים מספיק כדי לזרז שינויים ב הסביבה שלך.

חלבון שנקראניקלבק", אחד פפטיד פשוט עם עמוד שדרה המורכב משרשרת של חומצות אמינו ושני אטומי חנקן הקשורים בזוג של אטומי ניקל, זוהה על ידי חוקרים מאוניברסיטת רוטגרס והסיטי קולג' של ניו יורק, ב- ארה"ב. ייתכן שגילוי זה מילא תפקיד מכריע ביצירת החיים כפי שאנו מכירים אותם, ושפך אור נוסף על האופן שבו החיים התחילו כאן על כדור הארץ.

יתר על כן, זה יכול לעזור לאסטרונומים בחיפושיהם אחר חיים על כוכבי לכת אחרים המכילים את המרכיבים הכימיים החיוניים הללו שרק מתחילים להיווצר. לכן, לא מדובר במחווה ללהקת הרוק הקנדית המפורסמת, אלא בתגלית מדעית חשובה.

הביוכימאי והביולוג המולקולרי ויקאס ננדה מאוניברסיטת רוטגרס בניו ג'רזי מסביר שיש כ-3.5 לפני 3.8 מיליארד שנים הייתה נקודת מפנה במעבר מכימיה פרה-ביוטית למערכות ביולוגיות בחיים. מדענים מאמינים ששינוי זה הופעל על ידי חלבונים מקדימים קטנים שביצעו שלבי מפתח בתגובה מטבולית עתיקה. ולפי ננדה, אחד מהפפטידים החלוציים הללו נמצא.

כדי להגיע לתוצאה זו, מדענים התחילו עם חלבונים מודרניים המניעים תהליכים מטבוליים חיוניים בהנעת תגובות ביוכימיות. משם, חלבונים עתיקים פורקו לחלקים הבסיסיים ביותר שלהם וניסויים יצרו ניקל כמועמד סביר.

פפטיד זה מורכב מ-13 חומצות אמינו, המתוארות לעתים קרובות כ"אבני הבניין" לחלבונים ולחיים עצמם. יתר על כן, הפעילות הבסיסית של קבוצת הניקל-ברזל בידרוגנאז [NiFe] ושל צביר הניקל-ניקל בסינתאז אצטיל-CoA יכולה להיות נשקף על ידי שני אטומי הניקל המחוברים לפיגום הבסיסי, שני חלבונים עתיקים שעדיין ממלאים תפקידים חשובים בחילוף החומרים היום.

אטומי ניקל, הנמצאים בשפע באוקיינוסים הראשונים של כדור הארץ, פועלים כזרזים בשחרור גז מימן כשהוא קשור לפפטיד, מקור חיוני לאנרגיה מיליארדי שנים חזור. התהליכים המעורבים הוכחו במעבדה על ידי צוות חוקרים מאוניברסיטת רוטגרס והסיטי קולג' של ניו יורק, בארה"ב.

ננדה אומרת שקיומן של בדיקות מעבדה הוא קריטי, כי למרות שיש הרבה תיאוריות על מקורות החיים, יש מעט בדיקות ממשיות של רעיונות אלה. אם ניקלבק היה משמעותי בחיים המוקדמים על כדור הארץ, הוא יכול להיווצר גם על כוכבי לכת אחרים. ניתן להוסיף ניקל לרשימת החתימות הביולוגיות המשמשות חוקרים לחיפוש חיים רחוק יותר ביקום.

במבט לאחור אל ההיסטוריה של החיים על פני כדור הארץ, טכניקות חכמות מאפשרות לנו לעבוד לאחור מהיום כדי להבין כיצד נוצרו חיים מורכבים מלכתחילה. ננדה מסיק כי אנזימים מטבוליים פשוטים של חלבון הם לא רק אפשריים, אלא גם מאוד יציבים ופעילים, מה שהופך אותם לנקודת התחלה סבירה לחיים.