Учені з'ясували, як будівельні блоки життя пережили екстремальну радіацію ранньої Землі

Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Nature Communications, попередники життя могли захистити білки від випромінювання, якщо вони містили в собі іони марганцю. Без цих іонів випромінювання руйнує будь-яку можливість формування життя. Хоча немає жодних доказів того, що справжні попередники життя мали таку форму захисту, результати дослідження надають перше пояснення того, як складні молекули могли подолати важливу перешкоду на шляху до появи життя на Землі, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Учені досі не знають, як складні молекули, які були будівельними блоками життя, змогли подолати небезпечний вплив випромінювання на ранній Землі. Наразі вчені вже виявили багато амінокислот, необхідних для життя на астероїдах. Припускають, що разом із цими каменями амінокислоти потрапили на Землю після того, як температура на планеті знизилася достатньо, щоб вижили складні молекули, необхідні для появи життя. Але не тільки висока температура загрожувала цим молекулам. Рання Земля отримувала дуже високу дозу опромінення гамма-променями.

Автори дослідження вивчили, наскільки добре білки та інші молекули витримують великі дози іонізуючої радіації. Вона може завдати шкоди органічним молекулам не завжди напряму. Висока доза випромінювання може призвести до розщеплення води, внаслідок чого утворюються активні форми кисню, що завдають ще більшої шкоди внаслідок окислювального процесу.

Для свого дослідження вчені використовували бактерію Deinococcus radiodurans, яка може витримувати смертельні для інших живих істот дози радіації. Водночас їй не загрожують окислювальний процес і процес зневоднення. Вивчення цієї бактерії є хорошим способом зрозуміти, як перші живі організми та їхні неживі попередники змогли вижити в несприятливих умовах ранньої Землі.

Одним зі способів захисту бактерії Deinococcus radiodurans від несприятливих умов є використання іонів марганцю 3+. Ці іони захищають молекули бактерії від окислювального процесу. Тож науковці припустили, що те ж саме могли зробити і передбіологічні молекули. Водночас, за словами вчених, інші форми життя з незвичайною стійкістю до високих доз випромінювання також накопичують багато іонів марганцю.

Автори дослідження припустили, що в процесі захисту молекул можуть відігравати важливу роль поліфосфати. Вони існували на Землі задовго до появи життя, і вважається, що вони стали джерелами фосфатів для життєво важливих молекул, як-от АТФ, які клітини використовують для зберігання енергії.

Вчені створили модельні протоклітини з крапель рідини, відомих як коацервати, і піддали їх величезній кількості гамма-випромінювання. Один тип коацервата, який містив поліфосфат і марганець, зміг вижити, як вижили і білки в ньому. Інший тип коацервату з поліфосфатами, але пептидами замість марганцю, вижити не зміг.

Учені дійшли висновку, що марганцеві антиоксиданти настільки добре видаляють активні форми кисню, що вже не залишається нічого, що могло б пошкодити білки. Дослідники повторили експеримент із ДНК у коацерватах і ще раз виявили, що вони стійкі до радіації.

Як уже писав Фокус, вчені з'ясували, на якому етапі формування Землі на планеті з'явилася вода. На початку свого формування Земля була сухішою за Сахару.