Случайное открытие может пролить свет на вопрос, который десятилетиями ставил учёных в тупик: что появилось первым — выделение кислорода в процессе фотосинтеза или потребление кислорода при аэробном метаболизме?
Примерно 2,4 миллиарда лет назад произошёл масштабный сдвиг, который навсегда изменил нашу планету и её формы жизни. Это событие, известное как Великий окислительный переход, связано с эволюцией цианобактерий, способных к фотосинтезу, что привело к постепенному поступлению кислорода в атмосферу Земли на протяжении сотен миллионов лет.
*Цианобактерии Gloeocapsa. Источник: Ed Reschke / Stone / Getty Images Plus.*
Считается, что это спровоцировало развитие аэробного метаболизма. Другими словами, сначала появился фотосинтез, а затем — дыхание кислородом.
Однако другие открытия, в том числе самые ранние признаки аэробного метаболизма, датированные 2,9 миллиарда лет назад, поставили под сомнение это предположение и вновь подняли вопрос о том, что было первым.
Ответ может дать молекула-«промежуточное звено».
Открытие было сделано случайно, когда исследователи из Гарвардского университета в США искали специфические молекулы в рамках исследования, не связанного с аэробным метаболизмом.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».
Команда изучала тип бактерий под названием Nitrospirota, которые имеют азотсодержащий метаболизм. Nitrospirota окисляют нитрит до нитрата, а не углеродсодержащие углеводы, как при аэробном метаболизме.
При анализе Nitrospirota была обнаружена неожиданная молекула.
Метилпластохинон — это разновидность молекулы, называемой хиноном. Хиноны встречаются во всех формах жизни. Считается, что они появляются двумя способами: аэробные хиноны, которым требуется кислород, и анаэробные, которым кислород не нужен.
Аэробные хиноны также бывают двух типов: одни используются растениями для фотосинтеза, а другие — бактериями и животными для дыхания кислородом.
Но хинон, обнаруженный у Nitrospirota, был похож на хиноны, используемые растениями для фотосинтеза. Метилпластохинон — это третий тип хинона, возможно, недостающее звено между двумя другими.
Это открытие позволяет предположить, что аэробный метаболизм уже существовал до того, как цианобактерии начали вырабатывать кислород. Другими словами, «курица и яйцо существовали одновременно», — говорит ведущий автор нового исследования Феликс Эллинг в интервью Harvard Gazette. Эллинг ранее работал в Гарварде, а теперь — в Кильском университете в Германии.
«Мы думаем, что нашли первичную или предковую форму этой молекулы, которая позже адаптировалась и приобрела две формы — одну со специфическими функциями в водорослях и растениях, а другую — в митохондриях, которые существуют сегодня», — объясняет Эллинг.
«Эта молекула — капсула времени. Живое ископаемое молекулы, пережившее более 2 миллиардов лет».
Добавить комментарий