Исследователи продемонстрировали сеть химических реакций в лаборатории, которые подражают важному Циклу Кребса, существующему в живых организмах сегодня. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology и Evolution, они говорят, что он мог объяснить важный шаг в том, как жизнь развивалась на Земле.Жизнь развивалась четыре миллиарда лет назад на резкой, вулканической Земле, которая испытала недостаток в любом кислороде, но это действительно обладало большими океанами, богатыми металлическими ионами.
Было много интереса в том, как первые формы жизни развивались в этих условиях и как биохимические процессы, необходимые, чтобы выдержать жизнь ни из чего не могли сформироваться.Метаболизм универсален к жизни. Это – набор процессов, посредством которых мы получаем энергию от еды и производим биомолекулы, в которых мы нуждаемся в камерах нашего тела. Биохимические пути, которые подкрепляют эти процессы, очень подобны через все организмы и разновидности.
Одним центральным метаболическим путем, изученным каждым студентом биологии A-уровня, является Цикл Кребса. Но как сделал этот существенный набор химических реакций, каждый шаг, катализируемый ферментом, сначала возникают? Каждый шаг в цикле недостаточно отдельно. Жизни нужна последовательность этих реакций, и ей был бы нужен он, прежде чем биологические ферменты были вокруг: Аминокислоты, молекулярные компоненты ферментов, сделаны из продуктов Цикла Кребса.
Исследовательская группа от Института Фрэнсиса Крика и Кембриджского университета заявляет, что их демонстрация предлагает ответ. Они показали метаболический путь без фермента, который отражает Цикл Кребса. Это зажжено частицами, названными радикалами сульфата при условиях, подобных тем на Земле четыре миллиарда лет назад.Ведущий автор доктор Маркус Рэлсер из Института Фрэнсиса Крика и Кембриджского университета объясняет: «Этот неферментативный предшественник Цикла Кребса, что мы продемонстрировали формы спонтанно, биологически разумен и эффективен.
Это, возможно, помогло зажечь жизнь четыре миллиарда лет назад».Ученые использовали простые углеродные соединения, которые включены в различных пунктах в Цикле Кребса (такие комплексы были недавно найдены в метеорите учеными НАСА), и смешали их с железом и содержащими серу химикатами, которые будут найдены в отложениях в ранних океанах.Они выполнили систематическую стратегию показа приблизительно 4 850 различных экспериментов, используя методы масс-спектрометрии и высматривали реакции, подобные замеченным в Цикле Кребса.В подавляющем большинстве случаев смеси были нереактивными.
Однако в присутствии комплекса peroxydisulfate, исследователи обнаружили 24 химических реакции. Они напомнили образец реакций, замеченных в Цикле Кребса в живых организмах.
«Мы взяли представителя компонентов отложений, существующих на Земле миллиарды лет назад». говорит доктор Рэлсер, «Поскольку соли, которые присутствовали бы в отложениях, не вызвали много реакций, мы главным образом сконцентрировались на металлических ионах и разновидностях сульфата. Они, как также известно, важны в Цикле Кребса современной клетки.
«Мы провели огромный экран, включающий тысячи измерений, тогда систематически работал через них. В конце мы нашли условие, которое, возможно, позволило Циклу Кребса появиться. Это полагается на радикалов сульфата, и ранее никто не думал о них».
Альтернативная гипотеза для происхождения жизни предполагает, что РНК – молекула, подобная ДНК, которая может поддержать генетическую информацию, но является больше переходным и более реактивным – может объяснить первые шаги к жизни. Это известно как мировая РНК гипотеза.Доктор Рэлсер говорит: «Есть огромные научные дебаты о том, вели ли первые шаги к жизни метаболизм или генетика».Он утверждает, что присутствие молекул РНК не может легко объяснить происхождение метаболизма, поскольку РНК сделана из продуктов метаболизма.
И что результаты его группы поддерживают теорию, что экологическая химия позволила метаболизму начаться.«Люди попытались работать над неферментативным Циклом Кребса в течение многих лет, но большинство думало об этом теоретически или философски.
Немногие сделали систематические физические эксперименты как те, мы сообщаем здесь. Неферментативный катализатор для Цикла Кребса существует, и мы нашли его», завершает доктор Рэлсер.