Исследователи идентифицировали молекулярного "виновника" роста кислорода на планете
Переломный момент в истории жизни произошел 2–3 миллиарда лет назад с беспрецедентным появлением и резким ростом содержания молекулярного кислорода. Исследователи сообщают, что идентифицировали фермент, который первым или одним из первых начал генерировать молекулярный кислород на Земле.
Новые данные, опубликованные в журнале Structure, основаны на более чем дюжине предыдущих исследований, направленных на отслеживание молекулярной эволюции жизни путем поиска её следов в современных белковых структурах. Эти исследования, которыми руководит профессор Густаво Каэтано-Анольес из Иллинойсского университета, фокусируются на структурно и функционально обособленных участках белков — фолдах, которые являются частью универсального инструментария живых клеток.
В новом исследовании Каэтано-Анольес с коллегами из Китая и Кореи взялся за древнюю загадку: почему и зачем некоторые из самых ранних организмов начали производить кислород? Ученые согласны, что около 2,4 миллиарда лет назад произошел резкий скачок уровня кислорода (Великое кислородное событие), связанный с появлением фотосинтезирующих организмов. Но кислород токсичен, поэтому что же заставило живые организмы его генерировать?
Исследователи искали ответы в "молекулярных окаменелостях", до сих пор присутствующих в живых клетках. Они проанализировали белковые фолды почти у тысячи организмов, представляющих все домены жизни, чтобы построить временную шкалу истории белков. Анализ показал, что самая древняя реакция аэробного метаболизма, связанная с синтезом пиридоксала (активной формы витамина B6), произошла около 2,9 миллиарда лет назад. В то же время появился и кислородгенерирующий фермент — марганцевая каталаза.
Каталазы превращают перекись водорода в воду и кислород. Ученые выдвигают гипотезу, что первичные организмы "открыли" этот фермент, пытаясь справиться с избытком перекиси водорода в окружающей среде. Некоторые геохимики полагают, что перекись водорода была в изобилии в то время из-за интенсивного солнечного излучения на ледниках, покрывавших большую часть Земли. Появление марганцевой каталазы, которая разлагает перекись водорода с образованием кислорода как побочного продукта, делает её вероятным "молекулярным виновником роста кислорода на планете".