Veda objavuje pôvod života: hlbokomorské prieduchy v centre pozornosti!

Veda objavuje pôvod života: hlbokomorské prieduchy v centre pozornosti!

Dr. Martina Preiner, talentovaná výskumníčka z Microcosm Earth Future Center Univerzita v Marburgu a na Inštitúte Maxa Plancka pre suchozemskú mikrobiológiu nedávno získal grant Human Frontiers Science Grant. Toto ocenenie oceňuje ich inovatívne výskumné projekty o pôvode života. Preiner a jej tím sa zameriavajú na štúdium poréznych minerálnych prostredí a ich úlohy pri vzniku prvých foriem života.

Kľúčovým záujmom je pochopenie interakcií medzi organickými kofaktormi a primárnymi peptidmi nachádzajúcimi sa v geochemicky tvarovaných prostrediach. Biomolekuly známe ako kofaktory hrajú zásadnú úlohu v biochemických reakciách a sú prítomné vo všetkých organizmoch. Prebieha najmä výskum toho, ako tieto zložité molekuly nemôžu jednoducho vzniknúť z neživého prostredia. Preiner plánuje vybudovať siete minerálnych pórov, ktoré umožnia interakciu biomolekúl a prekurzorov enzýmov.

Metódy a ciele výskumu

Výskumný tím preskúma komplexnú evolučnú históriu riadenia reakcií s cieľom vybudovať v laboratóriu sebestačné reakčné siete. Výskum sa uskutočňuje z troch hľadísk: katalýza na minerálnych povrchoch, chémia v poréznom prostredí a rekonštrukcia starých enzýmov. V tíme sú okrem Martiny Preiner aj Cole Mathis z Arizona State University a Liam M. Longo z Earth-Life Science Institute. Prihláška bola vybraná ako jedna z piatich najlepších skupín zo 111 prihlásených.

Hlavným cieľom projektu je ukázať, ako dokáže protoenzymatický produkčný systém produkovať kofaktory potrebné na prežitie foriem života. Program Human Frontier Science Program, ktorý podporuje medzinárodnú spoluprácu vo výskume biologických vied, podporuje tento projekt finančne a podporuje ho niekoľko krajín a EÚ.

Hlbokomorské hydrotermálne prieduchy: Kľúč k vzniku života

Súbežne s Preinerovým výskumom medzinárodný výskumný tím zistil, že podvodné hydrotermálne prieduchy by mohli byť možnými miestami pre tvorbu protobuniek. Vedci simulovali chemické reakcie, ktoré prebiehajú v týchto hlbokomorských prieduchoch, a zistili, že mineralizovaná horúca voda s rozpusteným CO2 a vodíkom môže za správnych podmienok viesť k vytvoreniu protobuniek. Kolín nad Rýnom tiež zistili, že pre tieto procesy sú rozhodujúce vhodné kovové katalyzátory.

V laboratórnom experimente vedci dokázali, že reakcia pri 100 °C cez noc premieňa oxid uhličitý a vodík na kyselinu mravčiu, acetáty a pyruváty. Tieto produkty môžu slúžiť ako východiskový materiál pre tvorbu ďalších organických molekúl. Doteraz bolo použitie enzýmov ako katalyzátora nevyhnutné, no nové poznatky môžu ukázať cestu do minulosti, kde jednoduché chemické reakcie katalyzovali kovy a minerály, čo nakoniec viedlo k tvorbe zložitejších nukleových kyselín a proteínov.

Výskum ukazuje, že vodík slúžil ako centrálny stavebný kameň pre rané biochemické procesy a podčiarkuje dôležitú úlohu hydrotermálnych systémov pri vytváraní života. Výsledky štúdií tiež poskytujú zaujímavé stopy o prechode z geochemických na biochemické procesy, ktoré boli publikované v časopise Nature Ecology & Evolution.

Spojenie týchto dvoch výskumných prístupov by mohlo otvoriť nový horizont v našom chápaní pôvodu života na Zemi. Inovatívne prístupy, ako sú prístupy Dr. Preinerovej a jej kolegov, sú kľúčové pre odhalenie zložitých mechanizmov, ktoré nakoniec viedli k prvým formám života.