Ученые выяснили, как строительные блоки жизни пережили экстремальную радиацию ранней Земли
Для того, чтобы возникла жизнь на ранней Земле, должны были образоваться или прилететь из космоса сложные молекулы, но самое главное — они должны были выжить.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, предшественники жизни могли защитить белки от излучения, если они включали в себя ионы марганца. Без этих ионов излучение разрушает любую возможность формирования жизни. Хотя нет никаких доказательств того, что настоящие предшественники жизни имели такую форму защиты, результаты исследования предоставляют первое объяснение того, как сложные молекулы могли преодолеть важное препятствие на пути к появлению жизни на Земле, пишет IFLScience.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Ученые до сих пор не знают, как сложные молекулы, которые были строительными блоками жизни, смогли преодолеть опасное влияние излучения на ранней Земле. Сейчас ученые уже обнаружили многие аминокислоты, необходимые для жизни на астероидах. Предполагается, что вместе с этими камнями аминокислоты попали на Землю после того, как температура на планете снизилась достаточно, чтобы выжили сложные молекулы, необходимые для появления жизни. Но не только высокая температура угрожала этим молекулам. Ранняя Земля получала очень высокую дозу облучения гамма-лучами.
Авторы исследования изучили, насколько хорошо белки и другие молекулы выдерживают большие дозы ионизирующей радиации. Она может нанести вред органическим молекулам не всегда напрямую. Высокая доза излучения может привести к расщеплению воды, в результате чего образуются активные формы кислорода, которые наносят еще больший вред в результате окислительного процесса.
Для своего исследования ученые использовали бактерию Deinococcus radiodurans, которая может выдерживать смертельные для других живых существ дозы радиации. При этом ей не угрожают окислительный процесс и процесс обезвоживания. Изучение этой бактерии является хорошим способом понять, как первые живые организмы и их неживые предшественники смогли выжить в неблагоприятных условиях ранней Земли.
Одним из способов защиты бактерии Deinococcus radiodurans от неблагоприятных условий является использование ионов марганца 3+. Эти ионы защищают молекулы бактерии от окислительного процесса. Поэтому ученые предположили, что то же самое могли сделать и предбиологические молекулы. При этом, по словам ученых, другие формы жизни с необычной устойчивостью к высоким дозам излучения также накапливают много ионов марганца.
Авторы исследования предположили, что в процессе защиты молекул могут играть важную роль полифосфаты. Они существовали на Земле задолго до появления жизни, и считается, что они стали источниками фосфатов для жизненно важных молекул, таких как АТФ, которые клетки используют для хранения энергии.
Ученые создали модельные протоклетки из капель жидкости, известных как коацерваты, и подвергли их огромному количеству гамма-излучения. Один тип коацервата, который содержал полифосфат и марганец смог выжить, как выжили и белки в нем. Другой тип коацервата с полифосфатами, но пептидами вместо марганца, выжить не смог.
Ученые пришли к выводу, что марганцевые антиоксиданты настолько хорошо удаляют активные формы кислорода, что уже не остается ничего, что могло бы повредить белки. Исследователи повторили эксперимент с ДНК в коацерватах и еще раз обнаружили, что они устойчивы к радиации.
Как уже писал Фокус, ученые выяснили, на каком этапе формирования Земли на планете появилась вода. В начале своего формирования Земля была суше Сахары.