Tým vědců z University of Wisconsin-Madison úspěšně rekonstruoval 3,2 miliardy let starý enzym a vytvořil tak přímé biochemické spojení se životem předtím, než kyslík začal ovládnout zemskou atmosféru. Tento průlom nejen vrhá světlo na podmínky, ve kterých vzkvétal časný život, ale také vytváří spolehlivý chemický marker pro detekci potenciálního života na jiných planetách.
Primární enzym: Nitrogenáza
Výzkum vedený profesorem Betul Kacharem se zaměřil na nitrogenázu, enzym potřebný k přeměně atmosférického dusíku na formu použitelnou organismy. Bez dusíkázy by život, jak ho známe, neexistoval. Funkce tohoto enzymu je tak zásadní, že jeho rekonstrukce poskytuje jedinečné okno do nejstarších biologických procesů na Zemi.
Propojení minulosti s budoucností pomocí syntetické biologie
Tradičně se pochopení starověkého života spoléhalo na řídké geologické záznamy – fosílie a vzorky hornin, které je často obtížné získat. Kacharův tým použil k překonání tohoto omezení syntetickou biologii. Obnovením starověkých enzymů a jejich zavedením do moderních mikrobů mohou tyto relikty minulosti studovat v kontrolovaném laboratorním prostředí. Tento přístup účinně zaplňuje mezery ve fosilních záznamech a nabízí hmatatelné rekonstrukce života, který existoval před miliardami let.
Život před kyslíkem: Jasnější obrázek
Před třemi miliardami let byla atmosféra Země radikálně odlišná – bohatá na oxid uhličitý a metan a dominovala v ní anaerobní mikroby. Pochopení toho, jak tyto organismy získaly přístup k základním živinám, jako je dusík, je zásadní pro pochopení toho, jak život přetrvával před Velkou oxidací, která od základu změnila planetu.
Výzkum týmu potvrzuje, že staré enzymy dusíkaté produkují stejné izotopové podpisy jako moderní verze, což znamená, že interakce enzymu s okolním prostředím zůstala nezměněna po miliardy let. Tato sekvence je kritická, protože izotopové podpisy v horninách se často používají k odvození existence starověkého života.
Důsledky pro astrobiologii
Profesor Kachar zdůrazňuje, že pochopení minulosti Země je nezbytné pro hledání života mimo naši planetu. “Hledání života začíná tady doma a náš domov je tu už 4 miliardy let,” řekla. Rekonstrukcí starověkých enzymů vědci získají hlubší pochopení biochemických otisků prstů, které za sebou život zanechává, a zvyšují tak pravděpodobnost identifikace stop života na jiných světech.
“Musíme porozumět životu před námi, máme-li porozumět životu před námi a životu jinde.”
Tento výzkum poskytuje mocný nástroj pro astrobiology, který nabízí spolehlivý marker pro identifikaci života v prostředích radikálně odlišných od toho našeho. Výsledky studie byly zveřejněny v Nature Communications.
Nakonec tato práce demonstruje hodnotu syntetické biologie při odhalování tajemství hluboké minulosti. Fyzickým znovuvytvořením starověkých molekul mohou vědci testovat předpoklady, zaplnit mezery ve znalostech a zlepšit metody detekce života – jak na Zemi, tak mimo ni.
