Rodokmen proteinů ukazuje, jak první život využíval energii

TLDR: Aby mohl fungovat první život na Zemi – a možná i jinde – potřeboval umět zpracovávat energii. Nová studie naznačuje, že k tomu byly klíčové peptidy vázající se na kovy. Studie hír.

Energie nuda je

Nejspíše víte, že první život na Zemi potřeboval energii – obvykle se v tomto ohledu skloňují buďto mikroorganismy žijící v dávných kalužích na povrchu na planety, anebo naopak mikroorganismy žijící u hydrotermálních průduchů na dně moří. V reálu možná vůbec nemuselo jít o situaci „buď a nebo“, ale různé elementy života mohla pocházet z obou zdrojů. Co ale využití energie vlastně znamená na molekulární úrovni? Poznání toho by nám mohlo říct víc o procesu tohoto vzniku!

Využívání energie v praxi znamená přenos elektronu z jednoho atomu nebo molekuly na druhou. Takový proces je ve své podstatně oxidačně-redukční reakcí – možná si na ni ještě pamatujete ze školy jako na proces, při které se mění oxidační čísla atomů, neboli také na redoxní reakci. A jelikož jsou nejlepším prvkem pro takový přenos kovy, vědátoři týmu Yany Bromberg z University-New Brunswick se v nové studii snažili najít právě takové proteiny, které vážou kovy…

Proteiny jsou to, na čem naše tělo funguje – celá slavná DNA vlastně jenom poskytuje „návod“ na výrobu mnoha, mnoha různých proteinů. Nejrůznější interkace mezi proteiny jsou ale složité jak menu v čínské restauraci – i když se proteiny s přivřením obou očí, uší a dalších otvorů dají přirovnat k LEGO kostičkám, nezáleží jenom na složení, ale také tvaru proteinů.

A to je cosi, co dnes sice už dokážeme lépe odhalovat, ale pořád v tom nejsme dokonalí. Co hůře, pokud se nám teprve odhalují dnešní proteiny, pak je velkou otázkou, jak vypadaly proteiny dávného života

To byl svět ještě v pořádku! Zdroj: Clipart, Kevin Hand/The Scientist, vlastní
To byl svět ještě v pořádku! Zdroj: Clipart, Kevin Hand/The Scientist, vlastní

Dávná proteinová skládačka

To není samože poprvé, co něco takového někoho napadlo – je to ale poprvé, co něco takového napadlo v éře, kdy jsme schopni díky dnešním výpočetním srandám lépe chápat, jak proteiny vlastně fungují! S pomocí algoritmů snažících se o analýzu proteinů tak vědátoři dle zakrouceného tvaru našli určité společné rysy, jež se shodovaly u všech z nich – bez ohledu na funkci proteinu, navázaný kov anebo příslušný organismus.

A to pomohlo odhalit, že jádra existujících proteinů vázajících kovy jsou si skutečně podobná, a to i když samotné proteiny takové být nemusí! Často tu najdeme opakující se substruktury, které jsou doslova jako kostky LEGO – ale tyto substruktury byly objeveny občas i mimo jádra samotná. V čem vězí jádro tohoto evolučního pudla?

Metodika studie. Zdroj: Bromberg et al./Science Advances 2021
Metodika studie. Zdroj: Bromberg et al./Science Advances 2021

Ukazuje to, že podobné společné rysy mohly být přítomny i u prvních proteinů, které se sice mohly časem změnit – ale zachovaly si určité společné struktury. Také se zdá být pravděpodobné, že rozpustné kovy přítomné v pradávných mořích posloužily jako stavební hmota nezbytná pro přenos energie a následně pro biologický život.

V zásadě: podařilo se vytvořit jakýsi proteinový rodokmen toho, jak se z pidiproteinů (kemové jim říkají „peptidy“) mohly postupně stávat první opravdické proteiny, které obratem mohly posloužit jako základní kameny života!

“Aha, a k čemu to je?“

Ve své podstatě je život jen velmi složitá forma pohybu hmoty – ale tato forma neexistovala vždy a není oddělena od anorganické přírody nějakou nepřekročitelnou propastí. Spíše se dá říct, že vznikla z anorganické přírody jako nová vlastnost v procesu vývoje světa.

To vše se nehodí jenom pro nějaké vědátorské bádání ze slonovinových věží – ale třeba také pro budoucí zjišťování, jestli ten divný proces, co našli astronauti v regolitu u základny na Marsu, je „něco jako život“ nebo to „není něco jako život“.

Nakonec také, čím víc chápeme ty nejzevrubnější nuance života, tím více se vyskytuje šance, že budeme onen život moct také opravdu nebo – ani se mi to nechce napsat nahlas – postavit znovu. Medicína i syntetické srandičky budoucího průmyslu z takového poznávání toho, jak my sami fungujeme a jak fungovali naši prapraprapředci, mohou jedině těžit!

[Ladislav Loukota, JK]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama