A tudomány felfedezi az élet eredetét: a mélytengeri szellőzők a fókuszban!

A tudomány felfedezi az élet eredetét: a mélytengeri szellőzők a fókuszban!

Dr. Martina Preiner, a Microcosm Earth Future Center tehetséges kutatója Marburgi Egyetem a Max Planck Földi Mikrobiológiai Intézetben pedig nemrégiben Human Frontiers Science Grant-ot kapott. Ezzel a díjjal az élet eredetével kapcsolatos innovatív kutatási projektjeik elismerése. Preiner és csapata a porózus ásványi környezet tanulmányozására és az első életformák megjelenésében betöltött szerepükre összpontosít.

A kulcsfontosságú szempont a szerves kofaktorok és a geokémiai alakú környezetben található elsődleges peptidek közötti kölcsönhatások megértése. A kofaktorként ismert biomolekulák alapvető szerepet játszanak a biokémiai reakciókban, és minden szervezetben jelen vannak. Különösen azt vizsgálják, hogy ezek az összetett molekulák hogyan nem keletkezhetnek egyszerűen élettelen környezetből. A Preiner ásványi pórushálózatok kiépítését tervezi, hogy lehetővé tegye a biomolekulák és az enzimprekurzorok kölcsönhatását.

Kutatási módszerek és célok

A kutatócsoport a reakciószabályozás átfogó evolúciós történetét fogja megvizsgálni, hogy önfenntartó reakcióhálózatokat építsen ki a laboratóriumban. A kutatás három szempontból zajlik: ásványi felületek katalízise, ​​porózus környezetben végzett kémia és ősi enzimek rekonstrukciója. Martina Preiner mellett a csapat tagja még Cole Mathis az Arizonai Állami Egyetemről és Liam M. Longo, az Earth-Life Science Institute munkatársa. A pályázatot a 111 benyújtott csoport közül az öt legjobb csoport közé választották.

A projekt fő célja annak bemutatása, hogy egy protoenzimatikus termelőrendszer hogyan képes az életformák túléléséhez szükséges kofaktorokat előállítani. A Human Frontier Science Program, amely az élettudományok kutatásában való nemzetközi együttműködést segíti elő, anyagilag támogatja ezt a projektet, több ország és az EU is támogatja.

Mélytengeri hidrotermikus szellőzők: az élet eredetének kulcsa

Preiner kutatásaival párhuzamosan egy nemzetközi kutatócsoport felfedezte, hogy a víz alatti hidrotermikus szellőzőnyílások lehetséges helyek lehetnek a protocellák kialakulásához. A tudósok kémiai reakciókat szimuláltak, amelyek ezekben a mélytengeri szellőzőnyílásokban játszódnak le, és azt találták, hogy az oldott szén-dioxiddal és hidrogénnel ásványosított forró víz megfelelő körülmények között protosejtek kialakulásához vezethet. Köln azt is megállapították, hogy a megfelelő fémkatalizátorok kulcsfontosságúak ezekben a folyamatokban.

Egy laboratóriumi kísérletben a kutatóknak sikerült kimutatniuk, hogy egy éjszakán át 100 °C-on végbemenő reakció során a szén-dioxid és a hidrogén hangyasavvá, acetáttá és piruváttá alakul. Ezek a termékek kiindulási anyagként szolgálhatnak más szerves molekulák képzéséhez. Eddig az enzimek katalizátorként való felhasználására volt szükség, az új eredmények azonban utat mutathatnak a múltba, ahol az egyszerű kémiai reakciókat fémek és ásványi anyagok katalizálták, ami végül összetettebb nukleinsavak és fehérjék kialakulásához vezetett.

A kutatás azt mutatja, hogy a hidrogén a korai biokémiai folyamatok központi építőköveként szolgált, és kiemeli a hidrotermális rendszerek fontos szerepét az élet létrejöttében. A tanulmányok eredményei érdekes támpontokat adnak a geokémiai folyamatokról a biokémiai folyamatokra való átmenetről is, amelyeket a Nature Ecology & Evolution című folyóiratban publikáltak.

E két kutatási megközelítés kombinálása új távlatot nyithat a földi élet eredetének megértésében. Az olyan innovatív megközelítések, mint Dr. Preiner és kollégái, kulcsfontosságúak azon összetett mechanizmusok feltárásában, amelyek végül az első életformákhoz vezettek.