Фермент, що існує вже 3,2 мільярда років, пролив світло на взаємозв'язок між життям і азотом.
Вчені дослідили, як стародавні ферменти 3,2 млрд років працювали в умовах, коли земна атмосфера ще не була насичена киснем. Вони вважають, що розуміння біохімічних процесів вивільнення азоту за допомогою ферменту нітрогенази має велике значення для пошуку життя у Всесвіті.
Безкисневий світ
У журналі Nature Communications опубліковано дослідження, яке фокусується на функціонуванні ферменту нітрогенази та його біохімічних наслідках. Хоча на перший погляд ця тема може здаватися далекою від астрономії, вона може мати важливе значення для пошуків життя поза межами нашої планети.
Малоймовірно, що в найближчі десятиліття науковці зможуть особисто відвідати інші планети з метою пошуку рослин і тварин. Скоріше за все, інформацію про можливе існування життя навколо інших зірок отримають шляхом вивчення спектру світла, що проходить через атмосферу планети на її орбіті. У цьому процесі будуть шукати специфічні речовини, які безпосередньо свідчать про наявність життя. Ці речовини відомі як біомаркери.
Серед біомаркерів часто згадують також кисень. Врешті-решт, усі найбільш енергетично активні біохімічні процеси на нашій планеті залежать від нього. Проте вже протягом кількох років ведуться дискусії щодо того, чи дійсно кисень можна вважати безумовним свідченням наявності життя.
Азот — это химический элемент с символом N и атомным номером 7, который играет важную роль в различных биохимических процессах.
Значна частина суперечок щодо кисню як біомаркера пов'язані із тим, що існує купа абіотичних процесів,в результаті яких він може утворюватися. Однак не менш, а навіть більш важливим моментом є те, що життя може існувати і без нього. Більшу частину історії Землі його в атмосфері землі було дуже мало і організми просто не використовували ані фотосинтез, ані дихання.
Але звідки ж вони отримували енергію? З менш продуктивних реакцій з точки зору енергетичного виходу. Однією з таких реакцій було вивільнення азоту. Цей процес залишається надзвичайно значущим і в наш час, але вже в контексті інших біохімічних циклів. У той час це було одним з ключових джерел енергії.
Проблема лише в тому, що ключовим елементом в цьому процесі виступає фермент нітрогеназа. А її на спектрограмах не дуже видно. Зате там легко можна знайти характерне співвідношення ізотопів азоту.
Однак у цьому контексті з'являється нова проблема. Всі наведені факти стосуються сучасної нітрогенази. Проте її давні аналоги, що існували мільярди років тому, могли містити зовсім інші нуклеотиди і створювати абсолютно інший розподіл ізотопів. Це питання стало основою для нового дослідження.
Дослідники виявили, що стародавні нітрогенази мали суттєві відмінності від сучасних версій. Проте, ізотопний склад продуктів їхньої діяльності залишався незмінним. Це відкриття свідчить про те, що ці продукти можна вважати надійним біомаркером, хоча, звісно, будь-який біомаркер підпадає під певні обмеження в оцінці надійності.
