Věda objevuje původ života: hlubinné průduchy v centru pozornosti!

Věda objevuje původ života: hlubinné průduchy v centru pozornosti!

Dr. Martina Preiner, talentovaná výzkumnice z Microcosm Earth Future Center Univerzita v Marburgu a na Institutu Maxe Plancka pro suchozemskou mikrobiologii nedávno obdržel grant Human Frontiers Science Grant. Tato cena oceňuje jejich inovativní výzkumné projekty o původu života. Preiner a její tým se zaměřují na studium porézních minerálních prostředí a jejich role při vzniku prvních forem života.

Klíčovým problémem je pochopení interakcí mezi organickými kofaktory a primárními peptidy nacházejícími se v geochemicky tvarovaných prostředích. Biomolekuly známé jako kofaktory hrají zásadní roli v biochemických reakcích a jsou přítomny ve všech organismech. Probíhá zejména výzkum toho, jak tyto složité molekuly nemohou jednoduše vzniknout z neživého prostředí. Preiner plánuje vybudovat sítě minerálních pórů, které umožní interakci biomolekul a enzymových prekurzorů.

Metody a cíle výzkumu

Výzkumný tým prozkoumá komplexní evoluční historii řízení reakcí, aby v laboratoři vybudoval soběstačné reakční sítě. Výzkum je prováděn ze tří hledisek: katalýza na minerálních površích, chemie v porézním prostředí a rekonstrukce starých enzymů. V týmu jsou kromě Martiny Preiner také Cole Mathis z Arizona State University a Liam M. Longo z Earth-Life Science Institute. Přihláška byla vybrána jako jedna z pěti nejlepších skupin ze 111 přihlášených.

Hlavním cílem projektu je ukázat, jak může protoenzymatický produkční systém produkovat kofaktory nezbytné pro přežití forem života. Program Human Frontier Science Program, který podporuje mezinárodní spolupráci ve výzkumu biologických věd, tento projekt finančně podporuje a je podporován několika zeměmi a EU.

Hlubokomořské hydrotermální průduchy: Klíč ke vzniku života

Souběžně s Preinerovým výzkumem mezinárodní výzkumný tým objevil, že podvodní hydrotermální průduchy by mohly být možnými místy pro tvorbu protobuněk. Vědci simulovali chemické reakce, které probíhají u těchto hlubinných průduchů, a zjistili, že mineralizovaná horká voda s rozpuštěným CO2 a vodíkem může za správných podmínek vést ke vzniku protobuněk. Kolín nad Rýnem také zjistili, že pro tyto procesy jsou klíčové vhodné kovové katalyzátory.

V laboratorním experimentu byli vědci schopni prokázat, že reakce při 100 °C přes noc přeměňuje oxid uhličitý a vodík na kyselinu mravenčí, acetáty a pyruváty. Tyto produkty mohou sloužit jako výchozí materiál pro tvorbu dalších organických molekul. Doposud bylo použití enzymů jako katalyzátoru nezbytné, ale nové poznatky mohou ukázat cestu do minulosti, kdy jednoduché chemické reakce byly katalyzovány kovy a minerály, což nakonec vedlo ke vzniku složitějších nukleových kyselin a proteinů.

Výzkum ukazuje, že vodík sloužil jako centrální stavební blok pro rané biochemické procesy a zdůrazňuje důležitou roli hydrotermálních systémů při vytváření života. Výsledky studií také poskytují zajímavá vodítka o přechodu od geochemických k biochemickým procesům, které byly publikovány v časopise Nature Ecology & Evolution.

Kombinace těchto dvou výzkumných přístupů by mohla otevřít nový horizont v našem chápání původu života na Zemi. Inovativní přístupy, jako jsou přístupy Dr. Preiner a jejích kolegů, jsou zásadní pro odhalení složitých mechanismů, které nakonec vedly k prvním formám života.