Еволюция преди биологията, естествен подбор преди ДНК

Учени симулират подробно условията на Земята в най-ранната част от нейната история, преди около 4,6 млрд. години, с надеждата да разкрият по-добра представа за това как аминокиселините са довели до появата на първите компоненти за живота.

Ваня Милева Последна промяна на 07 март 2023 в 00:01 7708 0

Една планета в космоса

Кредит NASA

Симулирайки условията на ранната Земя в лабораторни условия, изследователи са установили, че без специфични аминокиселини древните протеини не са можели да се превърнат във всичко живо на планетата днес - включително растения, животни и хора.

В комбинация аминокиселините образуват протеини, които играят много важни роли в организмите. Целта на новото изследване е да помогне да се установи защо определена група от 20 "канонични" аминокиселини се използва многократно за изграждане на протеини, след като има много повече подобни аминокиселини, от които може да се избира.

Смята се, че тези 20 аминокиселини се състоят от 10 "раносъздадени" аминокиселини, дошли от атмосферата и фрагменти от метеорити на ранната Земя, и 10 "по-късносъздадени" аминокиселини, добавени отгоре - но не е ясно какъв е процесът на подбор на последните 10 аминокиселини.

АминокиселиниСмята се, че каноничните аминокиселини са били добавени на две пъти. Кредит: Makarov et al., Journal of the American Chemical Society, 2023

"Едни и същи аминокиселини се срещат във всички организми - от хората до бактериите и археите - и това е така, защото всички организми на Земята са свързани чрез едно дърво на живота, което има произход - организъм, който е бил прародител на всички живи същества", обяснява химикът Стивън Фрайд (Stephen Fried) от университета "Джонс Хопкинс" в Мериленд. "Ние описваме събитията, които са определили защо този прародител е получил точно тези аминокиселини".

Чрез реконструкция на първичния синтез на протеини изследователите показват, че древните органични съединения биха предпочели аминокиселините, които най-добре сгъват протеините, приспособявайки ги за специфични функции.

С други думи, още на този етап е протичал процес на еволюция или естествен подбор: не са били избирани най-лесно достъпните аминокиселини, а аминокиселините, които са били най-подходящи за определена работа.

Ако други аминокиселини са били подбрани като част от основната група преди милиарди години, учените установяват, че самите градивни елементи на живота нямаше да са толкова ефективни в изграждането на живота.

"Сгъването на протеините по същество ни е позволявало да извършваме еволюция още преди да е имало живот на нашата планета", обяснява Фрайд. "Може би е имало еволюция, преди да има биология, имало е естествен подбор на химичните вещества, които са полезни за живота, още преди да е имало ДНК."

Смята се, че молекулите, включително протеините, са започнали да сглобяват прости организми преди около 3,8 милиарда години, така че има участък от по-ранната история на Земята, който учените много искат да изследват.

Екипът, публикувал изследването си в Journal of the American Chemical Society, смята, че 10-те "по-късни" аминокиселини са били подбрани заради способността им да сгъват протеини, което е позволило репликацията на ДНК и производството на протеини, които са предизвикали появата на живота.

Това изследване може да ни научи повече за потенциала на микроорганизмите на други планети и на нашата собствена: Същите аминокиселини, които са дошли на Земята чрез метеорити, могат да бъдат открити и на много други места във Вселената.

"Изглежда, че Вселената обича аминокиселините", отбелязва Фрайд. "Може би ако открием живот на друга планета, той няма да е толкова различен."

Справка: Early Selection of the Amino Acid Alphabet Was Adaptively Shaped by Biophysical Constraints of Foldability
Mikhail Makarov, Alma C. Sanchez Rocha, Robin Krystufek, Ivan Cherepashuk, Volha Dzmitruk, Tatsiana Charnavets, Anneliese M. Faustino, Michal Lebl, Kosuke Fujishima, Stephen D. Fried and Klara Hlouchova
J. Am. Chem. Soc. 2023, XXXX, XXX, XXX-XXX Publication Date:February 24, 2023
https://doi.org/10.1021/jacs.2c12987 

Източник: Evolution Could Predate Life Itself, Protein Discovery Suggests, ScienceАlert

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !