Науката открива произхода на живота: дълбоководни отвори на фокус!

Науката открива произхода на живота: дълбоководни отвори на фокус!

Д-р Мартина Прейнер, талантлив изследовател в Microcosm Earth Future Center Марбургски университет и в Института Макс Планк за земна микробиология, наскоро получи грант за наука за човешките граници. Тази награда е признание за техните новаторски изследователски проекти за произхода на живота. Preiner и нейният екип се фокусират върху изучаването на порести минерални среди и тяхната роля в появата на първите форми на живот.

Основна грижа е разбирането на взаимодействията между органичните кофактори и първичните пептиди, открити в геохимично оформени среди. Биомолекулите, известни като кофактори, играят съществена роля в биохимичните реакции и присъстват във всички организми. По-специално се провеждат изследвания за това как тези сложни молекули не могат просто да възникнат от нежива среда. Preiner планира да изгради мрежи от минерални пори, за да позволи на биомолекулите и ензимните прекурсори да взаимодействат.

Методи и цели на изследването

Изследователският екип ще проучи изчерпателна еволюционна история на контрола на реакциите, за да изгради самоподдържащи се реакционни мрежи в лабораторията. Изследването се провежда от три гледни точки: катализа върху минерални повърхности, химия в пореста среда и реконструкция на древни ензими. В допълнение към Мартина Прейнър, екипът включва също Коул Матис от Държавния университет в Аризона и Лиам М. Лонго от Института за наука за живота на Земята. Кандидатурата беше избрана за една от петте най-добри групи от 111 подадени.

Основната цел на проекта е да демонстрира как една протоензимна производствена система може да произведе кофактори, необходими за оцеляването на формите на живот. Програмата Human Frontier Science, която насърчава международното сътрудничество в изследванията в областта на науките за живота, подкрепя финансово този проект и се подкрепя от няколко държави и ЕС.

Дълбоководни хидротермални отвори: ключ към произхода на живота

Успоредно с изследванията на Preiner, международен изследователски екип откри, че подводните хидротермални отвори могат да бъдат възможни места за образуване на протоклетки. Учените симулираха химични реакции, протичащи в тези дълбоководни отвори и установиха, че минерализираната гореща вода с разтворен CO2 и водород може да доведе до образуването на протоклетки при правилните условия. Кьолн също установи, че подходящите метални катализатори са от решаващо значение за тези процеси.

В лабораторен експеримент изследователите успяха да покажат, че реакция при 100 °C за една нощ превръща въглеродния диоксид и водорода в мравчена киселина, ацетати и пирувати. Тези продукти могат да служат като изходен материал за образуването на други органични молекули. Досега използването на ензими като катализатор беше необходимо, но новите открития могат да посочат пътя към миналото, където прости химични реакции са били катализирани от метали и минерали, което в крайна сметка е довело до образуването на по-сложни нуклеинови киселини и протеини.

Изследването показва, че водородът е служил като централен градивен елемент за ранните биохимични процеси и подчертава важната роля на хидротермалните системи за създаването на живот. Резултатите от проучванията също дават интересни улики за прехода от геохимични към биохимични процеси, които са публикувани в списанието Nature Ecology & Evolution.

Комбинирането на тези два изследователски подхода може да отвори нов хоризонт в нашето разбиране за произхода на живота на Земята. Иновативните подходи като тези на д-р Preiner и нейните колеги са от решаващо значение за разкриването на сложните механизми, които в крайна сметка са довели до първите форми на живот.