Введение

Недавние исследования, проведенные в Университете Висконсина в Мэдисоне, раскрывают захватывающие аспекты происхождения жизни на Земле. Ученые, возродившие древний фермент возрастом 3,2 миллиарда лет, стремятся не только понять, как зарождалась жизнь на нашей планете, но и найти возможные признаки жизни за её пределами.

История исследования

Исследование, опубликованное в Nature Communications, сосредоточилось на энзиме, известном как нитрогеназа, который играет ключевую роль в превращении атмосферного азота в форму, доступную для живых организмов. Профессор бактериологии Бетюл Качар и её аспирантка Холли Ракер выбрали изучение именно этого фермента, который, по их словам, «определил тон жизни на этой планете». Без нитрогеназы жить на Земле, как мы знаем, было бы невозможно.

Как древние ферменты раскрывают прошлое Земли

Традиционно ученые опирались на геологические данные для понимания древней жизни на Земле. Однако, как отмечает Ракер, значительные образцы ископаемых и горных пород встречаются крайне редко. Используя синтетическую биологию, команда Качар стремится дополнить этот подход, создавая осязаемые реконструкции древних ферментов, помещая их в микробы и исследуя их в современных лабораторных условиях.

Условия на Земле три миллиарда лет назад

По словам Ракер, «Земля три миллиарда лет назад была совершенно иной». В тот период, предшествовавший Великому окислению, атмосфера содержала больше углекислого газа и метана, а жизнь в основном представляла собой анаэробные микроорганизмы. Понимание того, как эти микробы получали такой жизненно важный элемент, как азот, позволяет глубже понять, как жизнь сохранялась и развивалась в эпоху, предшествующую появлению организмов, зависимых от кислорода.

Тестирование предположений о изотопных сигнатурах

Работа команды также ставит под сомнение предположение о том, что древние ферменты производят такие же изотопные сигнатуры, как и современные. Ракер выяснила, что «подписи, которые мы видим в древнем прошлом, совпадают с теми, что наблюдаются сегодня». Это открытие подразумевает, что механизм, контролирующий изотопную сигнатуру, сохранился, несмотря на изменения в ДНК древних нитрогеназ.

Последствия для астробиологии и будущие исследования

Данный проект относится к более широкой работе Качар в рамках консорциума MUSE, который объединяет астробологов и геологов для укрепления научных миссий NASA. С открытием, что изотопы, производимые нитрогеназой, могут служить надежной биосигнатурой на Земле, MUSE получает более четкую основу для оценки аналогичных сигналов на других планетах.

Заключение

Как отмечает Качар, «поиск жизни начинается здесь, дома. Нам необходимо понять наше прошлое, чтобы лучше осознать жизнь в будущем и за пределами нашей планеты». Исследования, подобные этим, открывают новые горизонты в понимании не только нашего мира, но и возможности существования жизни на других планетах.