Ученые из Университета Висконсина в Мэдисоне восстановили фермент возрастом 3,2 миллиарда лет и изучили его работу внутри живых микробов. Исследование, опубликованное в Nature Communications при поддержке NASA, помогло уточнить биохимию ранней Земли и условия, в которых могла появиться жизнь.
В центре внимания оказалась нитрогеназа, фермент, превращающий атмосферный азот в форму, доступную живым организмам. Без него современная жизнь была бы невозможна. С помощью синтетической биологии исследователи воссоздали древнюю нитрогеназу и внедрили ее в микроорганизмы, чтобы изучать механизм прямо в лаборатории.
До этого о жизни 3 млрд лет назад судили по редким окаменелостям и слоям горных пород. Воссозданные ферменты создают точные модели, которые помогают восполнять пробелы геологической летописи. Тогда атмосфера содержала больше углекислого газа и метана, а жизнь существовала в основном без кислорода. Изучение нитрогеназы показало, как микроорганизмы добывали азот и как эти процессы подготовили планету к кислородной эпохе.
Особое внимание привлекает стабильность изотопных сигналов, оставленных ферментом в горных породах. Несмотря на эволюционные изменения и различия в ДНК, механизм формирования этих следов сохранился неизменным. Это подтвердило интерпретацию геологической летописи и продемонстрировало стабильность основных биохимических процессов на протяжении миллиардов лет.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что искусственный метаболизм превращает отработанный CO₂ в полезные химикаты.
