Пожалуй, самое важное изменение, которое претерпела жизнь на Земле за всю свою историю, случилась 2-3 млрд лет назад, когда бактерии – тогда единственные жители планеты – научились использовать кислород, все более накапливавшийся в окружающей среде и представлявший все большую опасность. Именно тогда начали появляться первые аэробные организмы, которые, как мы с вами, прямо нуждаются в свободном кислороде для работы своих энергетических систем.
И вот недавно ученым из команды профессора Густаво Каэтано-Анолля (Gustavo Caetano-Anollés) удалось нечто совершенно удивительное: найти, возможно, первейших представителей нашего аэробного мира. Для этого они не проводили никаких раскопок и не исследовали окаменелости. Вместе с коллегами из Китая и Южной Кореи ученые провели масштабное сравнение определенных довольно древних белковых доменов и постарались проследить их историческую судьбу.
Пространственная форма доменов – крупных «блоков», из которых состоят белки – определяет их активность. Поэтому форма доменов обычно подвержена изменчивости в ходе эволюции гораздо слабее, нежели первичная последовательность аминокислотной цепочки белка. По набору выверенных характеристик ученые классифицируют формы доменов и разделяют их на множество групп.
При этом белки могут включать один или несколько одинаковых или разных доменов, иногда приобретать новые или терять ненужные, даже обмениваться ими. Эти процессы, по словам авторов, затрудняют «исторические раскопки» с целью установления происхождения домена. Поэтому они исследовали лишь белки, во-первых, связанные с аэробными («дыхательными») процессами, и, во-вторых, состоящие из одного-единственного домена, выполняющего одну определенную функцию. В рассмотрение были взяты данные по представителям всех известных групп живых организмов, за исключением вирусов.
В итоге ученые выстроили историческую последовательность появления и эволюции доменов, связанных с аэробным метаболизмом, а затем сравнили ее со шкалой основных событий в развитии жизни на Земле – такими, как появление аэробных организмов или эукариот. Обе последовательности прекрасно согласовались друг с другом.
Авторы обнаружили, что самым древним аэробным процессом стал биологический синтез пиридоксаля, одной из активных форм витамина В6. Эту реакцию живые организмы начали проводить уже около 2,9 млрд лет назад, катализируя ее с помощью марганецсодержащего фермента каталазы, который более известен тем, что чрезвычайно активно разлагает молекулы пероксида водорода, защищая клетку от его губительного окисляющего воздействия.
По мнению ученых, те древние организмы получали кислород для производства пиридоксаля именно в результате реакции, в которой пероксид водорода распадается на воду и свободный кислород. А с избытком пероксида они встретились, возможно, в результате мощной бомбардировки ледниковой воды ультрафиолетовыми лучами Солнца: не имея еще кислородной атмосферы с ее озоновым слоем, Земля была защищена от их воздействия куда слабее, чем сегодня.
Комментариев нет:
Отправить комментарий