Нове відкриття: цей метал був першим необхідним для життя на Землі та сформував еволюцію

Такі метали, як залізо, підтримують найважливіші біологічні процеси, включно з диханням, транскрипцією ДНК і метаболізмом. Майже половина всіх ферментів, тобто білків, які керують хімічними реакціями в клітинах, залежать від металів, особливо перехідних металів. Нове дослідження американських учених, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, припускає, що залізо було першим і єдиним перехідним металом ранніх форм життя, пише Earth.

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

За словами вчених, вони пропонують радикальну теорію, яка полягає в тому, що залізо було початковим і єдиним перехідним металом життя на Землі. Вчені стверджують, що раннє життя залежало від металів, з якими воно могло взаємодіяти в багатому залізом ранньому океані, залишаючи інші перехідні метали практично невидимими.

Учені розробили модель для оцінки концентрації металів у ранніх океанах Землі, яка виявила різке зниження рівня розчиненого заліза після Кисневої катастрофи. Ця подія сталася приблизно 2,5 млрд років тому і є описом глобальної зміни складу атмосфери Землі, коли з'явився вільний кисень.

Автори дослідження, які хотіли зрозуміти, як розвивалося раннє життя, поставили собі питання: які метали були включені у ферменти в найраніші часи для підтримки основних життєвих функцій перших живих організмів? Уже були докази того, що океани в першій половині історії Землі були наповнені залізом, тому вчені вирішили ретельніше вивчити ці ранні умови.

Геологічні свідчення вказують на існування щільного океану, наповненого залізом, у період між 4 і 2,5 млрд років тому. Передбачається, що розчинна форма заліза була домінуючим металом.

Модель учених дала змогу оцінити доступність різних металів, таких як залізо, марганець, кобальт, нікель, мідь і цинк в океанах, коли вперше виникло життя. Вчені дійшли висновку, що під час Кисневої катастрофи значно знизилася концентрація розчиненого заліза.

Дослідження показало, що ранні біомолекули взаємодіяли майже винятково із залізом і магнієм, враховуючи високу концентрацію заліза в ранніх океанах. Результати поставили під сумнів переважну думку про те, що деякі метали незамінні в біологічних процесах. Наприклад, цинк, який має вирішальне значення для життя сьогодні, не був широко доступний у насичених залізом стародавніх океанах.

За словами вчених, було дуже важко уявити собі життя без цинку, але дослідження показало, що поки немає вільного кисню, щоб окислювати залізо, цей метал краще підходить для життєвих процесів.

Автори дослідження кажуть, що в міру того, як рівень кисню підвищувався після Кисневої катастрофи, домінуючий метал в океанах ставав менш розчинним, що спонукало форми життя адаптуватися та включати інші хімічні елементи у свої ферменти.

Вчені вважають, що зниження рівня заліза змусило перші живі організми керувати іншими металами, щоб вижити, і це також дало змогу виникнути новим життєвим функціям і призвело до різноманітності життя.

Фокус уже писав про те, які живі істоти на Землі змогли дожити до наших днів, переживши кілька масових вимирань.

Також Фокус писав про те, що швидкі міжзоряні подорожі можливі і квантові фізики пропонують незвичайне рішення.