Znanost otkriva podrijetlo života: dubokomorski otvori u fokusu!

Znanost otkriva podrijetlo života: dubokomorski otvori u fokusu!

dr. Martina Preiner, talentirana istraživačica u Microcosm Earth Future Center Sveučilište u Marburgu i na Institutu Max Planck za zemaljsku mikrobiologiju, nedavno je primio stipendiju Human Frontiers Science Grant. Ovom nagradom prepoznaju se njihovi inovativni istraživački projekti o podrijetlu života. Preiner i njezin tim usredotočeni su na proučavanje poroznih mineralnih okruženja i njihove uloge u nastanku prvih oblika života.

Ključna briga je razumijevanje interakcija između organskih kofaktora i primarnih peptida koji se nalaze u geokemijski oblikovanim okruženjima. Biomolekule poznate kao kofaktori igraju bitnu ulogu u biokemijskim reakcijama i prisutne su u svim organizmima. Posebno se provode istraživanja kako te složene molekule ne mogu jednostavno nastati iz neživog okoliša. Preiner planira konstruirati mreže mineralnih pora kako bi omogućio interakciju biomolekula i prekursora enzima.

Metode i ciljevi istraživanja

Istraživački tim ispitat će sveobuhvatnu evolucijsku povijest kontrole reakcija kako bi izgradio samoodržive reakcijske mreže u laboratoriju. Istraživanja se provode iz tri perspektive: kataliza na mineralnim površinama, kemija u poroznim sredinama i rekonstrukcija drevnih enzima. Osim Martine Preiner, tim također uključuje Colea Mathisa sa sveučilišta Arizona State i Liama ​​M. Longa s Earth-Life Science Institutea. Prijava je odabrana kao jedna od pet najboljih grupa od 111 prijavljenih.

Glavni cilj projekta je pokazati kako protoenzimatski proizvodni sustav može proizvesti kofaktore potrebne za preživljavanje oblika života. Human Frontier Science Program, koji promiče međunarodnu suradnju u istraživanju znanosti o životu, financijski podupire ovaj projekt, a podupire ga nekoliko zemalja i EU.

Dubokomorski hidrotermalni izvori: ključ za podrijetlo života

Paralelno s Preinerovim istraživanjem, međunarodni istraživački tim otkrio je da bi podvodni hidrotermalni izvori mogli biti moguća mjesta za formiranje protoćelija. Znanstvenici su simulirali kemijske reakcije koje se odvijaju na ovim dubokomorskim otvorima i otkrili da mineralizirana vruća voda s otopljenim CO2 i vodikom može dovesti do stvaranja protoćelija pod pravim uvjetima. Köln također je otkrio da su prikladni metalni katalizatori ključni za te procese.

U laboratorijskom eksperimentu istraživači su uspjeli pokazati da reakcija na 100 °C preko noći pretvara ugljikov dioksid i vodik u mravlju kiselinu, acetate i piruvate. Ovi proizvodi mogu poslužiti kao početni materijal za stvaranje drugih organskih molekula. Do sada je uporaba enzima kao katalizatora bila nužna, no nova otkrića mogu pokazati put u prošlost, gdje su jednostavne kemijske reakcije katalizirali metali i minerali, što je na kraju dovelo do stvaranja složenijih nukleinskih kiselina i proteina.

Istraživanje pokazuje da je vodik služio kao središnji građevni blok za rane biokemijske procese i naglašava važnu ulogu hidrotermalnih sustava u stvaranju života. Rezultati studija također pružaju zanimljive tragove o prijelazu s geokemijskih na biokemijske procese, koji su objavljeni u časopisu Nature Ecology & Evolution.

Kombinacija ova dva istraživačka pristupa mogla bi otvoriti novi horizont u našem razumijevanju podrijetla života na Zemlji. Inovativni pristupi poput onih dr. Preiner i njezinih kolega presudni su za razotkrivanje složenih mehanizama koji su u konačnici doveli do prvih oblika života.