Учени „съживиха" ензим на 3,2 милиарда години

Учени от САЩ са пресъздали с помощта на методи от синтетичната биология най-древния ензим, съществувал преди повече от 3,2 милиарда години, и са изучили неговата функция в живи микроорганизми, пише сп. „Нейчър къмюникейшънс".  
Резултатите от изследването на специалистите от Университета на Уисконсин-Медисън ще помогнат да се разбере по-добре как е възникнал животът на Земята, като предлагат и нови ориентири за търсенето на възможни признаци на живот извън нея. 
Изследването се фокусира върху ензима нитрогеназа - ключов биологичен „инструмент", който прави възможно превръщането на атмосферния азот във форма, достъпна за живите организми. Този процес е в основата на съществуването на практически цялата биосфера. Според изследователите без нитрогеназа животът такъв, какъвто го познаваме, просто не би могъл да възникне.
За разлика от традиционните подходи, базирани на анализ на редки геоложки находки, учените са приложили обратна еволюционна реконструкция. Те са възстановили предполагаемата структура на древна версия на нитрогеназата въз основа на съвременни ензими, „вградили" са я в генома на бактерии и са проследили как тя функционира в лабораторни условия.
Този подход е позволил на учените да „надникнат" в епохата, когато на Земята все още не е имало кислород в обичайните концентрации, а животът е съществувал предимно под формата на анаеробни микроорганизми. По онова време атмосферата е била богата на въглероден диоксид и метан, а достъпът до азот е бил от решаващо значение за оцеляването.
Изследователите са обърнали специално внимание на така наречените изотопни сигнатури - химическите „следи", които ензимите оставят в скалите. Досега учените са предполагали, че древните ензими са образували същите изотопни съотношения като съвременните. За това обаче не са съществували преки доказателства.
Експериментът е показал, че въпреки съществените разлики в ДНК на древната и съвременната нитрогеназа, механизмът, отговорен за образуването на изотопни сигнатури на азота, практически не се е променил в продължение на милиарди години. Това потвърждава точността на интерпретацията на древните геоложки данни и прави подобни сигнатури надежден индикатор за биологична активност в миналото.
Получените резултати са от значение не само за изучаването на историята на Земята, но и за астробиологията. Учените вече разполагат с по-надежден „еталон" от биосигнатури, който в бъдеще може да се използва за търсене на следи от живот на други планети.