Μια ομάδα επιστημόνων του Rutgers που ασχολείται με τον εντοπισμό της αρχέγονης προέλευσης ενός συνόλου βασικών χημικών αντιδράσεων που τροφοδότησαν για πρώτη φορά τη ζωή στη Γη, εντόπισε μέρος μιας πρωτεΐνης που θα μπορούσε να παράσχει στους επιστήμονες στοιχεία για την ανίχνευση πλανητών που βρίσκονται στα πρόθυρα παραγωγής ζωής.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Science Advances, έχει σημαντικές επιπτώσεις στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής, διότι δίνει στους ερευνητές ένα νέο στοιχείο προς αναζήτηση, δήλωσε ο Vikas Nanda, ερευνητής στο Κέντρο Προηγμένης Βιοτεχνολογίας και Ιατρικής (CABM) του Rutgers.
Με βάση εργαστηριακές μελέτες, οι επιστήμονες του Rutgers λένε ότι ένας από τους πιο πιθανούς χημικούς υποψηφίους που έδωσαν το έναυσμα για τη ζωή ήταν ένα απλό πεπτίδιο με δύο άτομα νικελίου που ονομάζουν “Nickelback” όχι επειδή έχει σχέση με το καναδικό ροκ συγκρότημα, αλλά επειδή τα άτομα αζώτου της ραχοκοκαλιάς του συνδέουν δύο κρίσιμα άτομα νικελίου. Ένα πεπτίδιο είναι ένα συστατικό μιας πρωτεΐνης που αποτελείται από μερικά στοιχειώδη δομικά στοιχεία γνωστά ως αμινοξέα.
“Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι κάποια στιγμή μεταξύ 3,5 και 3,8 δισεκατομμυρίων ετών πριν υπήρξε ένα σημείο καμπής, κάτι που έδωσε το έναυσμα για την αλλαγή από την προβιοτική χημεία -μόρια πριν από τη ζωή- σε ζωντανά, βιολογικά συστήματα”, δήλωσε ο Nanda. “Πιστεύουμε ότι η αλλαγή πυροδοτήθηκε από μερικές μικρές πρόδρομες πρωτεΐνες που εκτελούσαν βασικά βήματα σε μια αρχαία μεταβολική αντίδραση. Και πιστεύουμε ότι βρήκαμε ένα από αυτά τα “πρωτοπόρα πεπτίδια””.
Οι επιστήμονες που διεξάγουν τη μελέτη αποτελούν μέρος μιας ομάδας υπό την ηγεσία του Rutgers με την ονομασία Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors (ENIGMA), η οποία αποτελεί μέρος του προγράμματος Αστροβιολογίας της NASA. Οι ερευνητές προσπαθούν να κατανοήσουν πώς οι πρωτεΐνες εξελίχθηκαν ώστε να γίνουν ο κυρίαρχος καταλύτης της ζωής στη Γη.
Όταν σαρώνουν το σύμπαν με τηλεσκόπια και ανιχνευτές για σημάδια παρελθούσας, παρούσας ή αναδυόμενης ζωής, οι επιστήμονες της NASA αναζητούν συγκεκριμένα στοιχεία που είναι γνωστό ότι αποτελούν προάγγελο ζωής. Πεπτίδια όπως το nickelback θα μπορούσαν να γίνουν το τελευταίο βιοσημάδι που χρησιμοποιεί η NASA για την ανίχνευση πλανητών που βρίσκονται στα πρόθυρα παραγωγής ζωής, δήλωσε ο Nanda.
Μια πρωτότυπη χημική ουσία, σκέφτηκαν οι ερευνητές, θα πρέπει να είναι αρκετά απλή ώστε να μπορεί να συναρμολογηθεί αυθόρμητα σε μια προβιοτική σούπα. Αλλά θα έπρεπε να είναι επαρκώς χημικά ενεργή ώστε να διαθέτει τη δυνατότητα να παίρνει ενέργεια από το περιβάλλον για να κινεί μια βιοχημική διαδικασία.
Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές υιοθέτησαν μια “αναγωγιστική” προσέγγιση: Ξεκίνησαν εξετάζοντας τις υπάρχουσες σύγχρονες πρωτεΐνες που είναι γνωστό ότι σχετίζονται με μεταβολικές διεργασίες. Γνωρίζοντας ότι οι πρωτεΐνες ήταν πολύ πολύπλοκες για να έχουν εμφανιστεί νωρίς, τις περιόρισαν στη βασική τους δομή.
Μετά από ακολουθίες πειραμάτων, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο καλύτερος υποψήφιος ήταν ο Nickelback. Το πεπτίδιο αποτελείται από 13 αμινοξέα και δεσμεύει δύο ιόντα νικελίου.
Το νικέλιο, συλλογίστηκαν, ήταν ένα άφθονο μέταλλο στους πρώιμους ωκεανούς. Όταν συνδέονται με το πεπτίδιο, τα άτομα νικελίου γίνονται ισχυροί καταλύτες, προσελκύοντας πρόσθετα πρωτόνια και ηλεκτρόνια και παράγοντας αέριο υδρογόνο. Το υδρογόνο, σκέφτηκαν οι ερευνητές, ήταν επίσης πιο άφθονο στην πρώιμη Γη και θα ήταν μια κρίσιμη πηγή ενέργειας για την τροφοδοσία του μεταβολισμού.
“Αυτό είναι σημαντικό επειδή, ενώ υπάρχουν πολλές θεωρίες για την προέλευση της ζωής, υπάρχουν πολύ λίγες πραγματικές εργαστηριακές δοκιμές αυτών των ιδεών”, δήλωσε ο Nanda. “Αυτή η εργασία δείχνει ότι, όχι μόνο είναι δυνατά τα απλά πρωτεϊνικά μεταβολικά ένζυμα, αλλά ότι είναι πολύ σταθερά και πολύ ενεργά, καθιστώντας τα ένα πιθανό σημείο εκκίνησης για τη ζωή”.
