Ученые исследовали, как древние ферменты 3,2 млрд. лет работали в условиях, когда земная атмосфера еще не была насыщена кислородом. Понимание биохимических процессов высвобождения азота с помощью фермента нитрогеназы имеет большое значение для поиска жизни во Вселенной.
Безкислородный мир
В Nature Communications появилось исследование, посвященное работе фермента нитрогеназы и его биохимическим следам. Это, на первый взгляд, далекое от космоса исследование может иметь большое значение для поиска жизни за пределами Земли.
Маловероятно, что в ближайшие десятилетия ученые смогут лично полететь на другие планеты и поискать там растения и животных. Скорее всего, о наличии жизни где-то возле другой звезды узнают, исследовав спектр света, проходящего через атмосферу планеты на ее орбите. Так будут искать определенные вещества, которые однозначно указывают на присутствие там жизни. Их называют биомаркерами.
Среди биомаркеров чаще всего упоминают кислород. Ведь все самые энергетические биохимические процессы на Земле связаны именно с ним. Однако уже не первый год продолжаются споры о том, действительно ли кислород можно считать признаком жизни.
Азот
Значительная часть споров относительно кислорода как биомаркера связана с тем, что существует множество абиотических процессов, в результате которых он может образовываться. Однако не менее, а даже более важным моментом является то, что жизнь может существовать и без него. Большую часть истории Земли его в атмосфере Земли было очень мало и организмы просто не использовали ни фотосинтез, ни дыхание.
Но откуда они тогда брали энергию? Из менее эффективных по энергетическому выходу реакций. И одной из них было высвобождение азота. Этот механизм чрезвычайно важен и сейчас, но уже как часть других биохимических циклов, а тогда это было одним из основных источников энергии.
Проблема заключается в том, что ключевую роль в этом процессе играет фермент нитрогеназа, которую почти невозможно непосредственно зафиксировать на спектрограммах. Зато там легко обнаружить характерное соотношение изотопов азота.
Однако здесь возникает новая проблема. Все это справедливо для современной нитрогеназы. А ее аналоги, существовавшие миллиарды лет назад, могли состоять из совершенно других нуклеотидов и давать совсем другое распределение изотопов. Именно решению этого вопроса и посвящена новая работа.
Авторы исследования показали, что да, древние нитрогеназы сильно отличались от современных. Но нет, изотопный состав продукта их деятельности был тот же. А значит, его можно использовать как надежный биомаркер — настолько, насколько вообще можно считать надежным любой биомаркер.
По материалам phys.org
