Новое открытие: этот металл был первым необходимым для жизни на Земле и сформировал эволюцию

Такие металлы, как железо, поддерживают важнейшие биологические процессы, включая дыхание, транскрипцию ДНК и метаболизм. Почти половина всех ферментов, то есть белков, которые управляют химическими реакциями в клетках, зависят от металлов, особенно переходных металлов. Новое исследование американских ученых, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что железо было первым и единственным переходным металлом ранних форм жизни, пишет Earth.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам ученых, они предлагают радикальную теорию, которая состоит в том, что железо было изначальным и единственным переходным металлом жизни на Земле. Ученые утверждают, что ранняя жизнь зависела от металлов, с которыми она могла взаимодействовать в богатом железом раннем океане, оставляя другие переходные металлы практически невидимыми.

Ученые разработали модель для оценки концентрации металлов в ранних океанах Земли, которая выявила резкое снижение уровня растворенного железа после Кислородной катастрофы. Это событие произошло примерно 2,5 млрд лет назад и является описание глобального изменения состава атмосферы Земли, когда появился свободный кислород.

Авторы исследования, которые хотели понять, как развивалась ранняя жизнь, задались вопросом: какие металлы были включены в ферменты в самые ранние времена для поддержания основных жизненных функций первых живых организмов? Уже были доказательства того, что океаны в первой половине истории Земли были наполнены железом, поэтому ученые решили более тщательно изучить эти ранние условия.

Геологические свидетельства указывают на существование плотного океана, наполненного железом, в период между 4 и 2,5 млрд лет назад. Предполагается, что растворимая форма железа была доминирующим металлом.

Модель ученых позволила оценить доступность различных металлов, таких как железо, марганец, кобальт, никель, медь и цинк в океанах, когда впервые возникла жизнь. Ученые пришли к выводу, что во время Кислородной катастрофы значительно снизилась концентрация растворенного железа.

Исследование показало, что ранние биомолекулы взаимодействовали почти исключительно с железом и магнием, учитывая высокую концентрацию железа в ранних океанах. Результаты поставили под сомнение преобладающее мнение о том, что некоторые металлы незаменимы в биологических процессах. Например, цинк, который имеет решающее значение для жизни сегодня, не был широко доступен в насыщенных железом древних океанах.

По словам ученых, было очень трудно представить себе жизнь без цинка, но исследование показало, что пока нет свободного кислорода, чтобы окислять железо, данный металл лучше подходит для жизненных процессов.

Авторы исследования говорят, что по мере того, как уровень кислорода повышался после Кислородной катастрофы, доминирующий металл в океанах становился менее растворимым, что побуждало формы жизни адаптироваться и включать другие химические элементы в свои ферменты.

Ученые считают, что снижения уровня железа заставило первые живые организмы управлять другими металлами, чтобы выжить, и это также позволило возникнуть новым жизненным функциям и привело к разнообразию жизни.

Фокус уже писал о том, какие живые существа на Земле смогли дожить до наших дней, пережив несколько массовых вымираний.

Также Фокус писал о том, что быстрые межзвездные путешествия возможны и квантовые физики предлагают необычное решение.