Τα αρχαία βακτήρια θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εύρεση ζωής σε άλλους πλανήτες

Οι επιστήμονες έχουν ανακατασκευάσει τις βιολογικές διεργασίες σε μερικές από τις πιο πρώιμες μορφές ζωής στη Γη, οι οποίες θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εύρεση εξωγήινης ζωής σε άλλους πλανήτες με ατμόσφαιρες παρόμοιες με αυτές της πρώιμης Γης.

Ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (UC) – “Riverside” στις ΗΠΑ, λένε ότι οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη, συμπεριλαμβανομένων βακτηρίων και μονοκύτταρων οργανισμών που ονομάζονται αρχαία, κατοικούσαν σε έναν κυρίως ωκεάνιο πλανήτη χωρίς στρώμα όζοντος. προστατέψτε τα από την ηλιακή ακτινοβολία.

Αυτά τα μικρόβια είχαν πρωτεΐνες που ονομάζονται ροδοψίνες και έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ενέργεια, χρησιμοποιώντας το για να οδηγούν τις κυτταρικές διεργασίες.

“Στην αρχή της Γης, η ενέργεια μπορεί να ήταν πολύ σπάνια. Τα βακτήρια και τα αρχαία ανακάλυψαν πώς να εκμεταλλευτούν την άφθονη ενέργεια του ήλιου χωρίς τα πολύπλοκα βιομόρια που απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση”, δήλωσε ο αστροβιολόγος Edward Schwieterman του Πανεπιστημίου Riverside, ο οποίος συνέγραψε τη μελέτη.

Οι ροδοψίνες συνδέονται με τις ράβδους και τους κώνους στα ανθρώπινα μάτια που μας επιτρέπουν να διακρίνουμε μεταξύ ανοιχτού και σκούρου και να βλέπουμε χρώματα. Είναι επίσης ευρέως διαδεδομένα μεταξύ των σύγχρονων οργανισμών και περιβαλλόντων όπως οι αλυκές, παρουσιάζοντας ένα ουράνιο τόξο ζωηρά χρωμάτων.

Χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση, η ερευνητική ομάδα ανέλυσε αλληλουχίες πρωτεΐνης ροδοψίνης από όλο τον κόσμο και παρακολούθησε πώς εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου. Στη συνέχεια δημιούργησαν ένα είδος οικογενειακού δέντρου που τους επέτρεψε να ανακατασκευάσουν τις ροδοψίνες από 2,5 έως 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν και τις συνθήκες που πιθανότατα αντιμετώπιζαν.

Τα ευρήματά τους περιγράφονται αναλυτικά σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Molecular Biology and Evolution».

“Η ζωή όπως την ξέρουμε είναι τόσο έκφραση των συνθηκών στον πλανήτη μας όσο και της ίδιας της ζωής. Αναβιώσαμε τις αρχαίες αλληλουχίες DNA ενός μόνο μορίου και αυτό μας επέτρεψε να συνδεθούμε με τη βιολογία και το περιβάλλον του παρελθόντος. ” είπε η αστροβιολόγος και επικεφαλής της μελέτης Betul Kacar του Πανεπιστημίου Wisconsin-Madison.

“Είναι σαν να παίρνουμε το DNA πολλών εγγονιών για να αναπαράγουμε το DNA των παππούδων τους. Μόνο που δεν είναι παππούδες και γιαγιάδες, αλλά μικρά πλάσματα που έζησαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, σε όλο τον κόσμο”, είπε ο Schwieterman.

Οι σύγχρονες ροδοψίνες απορροφούν το μπλε, το πράσινο, το κίτρινο και το πορτοκαλί φως και μπορεί να φαίνονται ροζ, μοβ ή κόκκινο λόγω του φωτός που δεν απορροφούν ή λόγω συμπληρωματικών χρωστικών. Ωστόσο, σύμφωνα με την ανακατασκευή της ομάδας, οι αρχαίες ροδοψίνες είναι ρυθμισμένες ώστε να απορροφούν κυρίως το μπλε και το πράσινο φως.

Δεδομένου ότι η αρχαία Γη δεν είχε ακόμη στρώμα όζοντος, η έρευνα θεωρεί ότι μικρόβια δισεκατομμυρίων ετών ζούσαν πολλά μέτρα βαθιά στη στήλη του νερού για να προστατευτούν από την έντονη ακτινοβολία UVB στην επιφάνεια.

Το μπλε και το πράσινο φως διαπερνούν καλύτερα το νερό, επομένως είναι πιθανό ότι οι πρώτες ροδοψίνες απορρόφησαν κυρίως αυτά τα χρώματα. “Αυτός μπορεί να είναι ο καλύτερος συνδυασμός του να είσαι προστατευμένος και να είσαι ακόμα σε θέση να απορροφάς φως για ενέργεια”, είπε ο Schwieterman.

Μετά το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης, πριν από περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια χρόνια, η ατμόσφαιρα της Γης άρχισε να παρουσιάζει αύξηση του οξυγόνου. Με επιπλέον οξυγόνο και όζον στην ατμόσφαιρα, οι ροδοψίνες εξελίχθηκαν για να απορροφούν επιπλέον χρώματα φωτός.

Σήμερα, οι ροδοψίνες μπορούν να απορροφήσουν χρώματα φωτός που δεν μπορούν οι χρωστικές της χλωροφύλλης στα φυτά. Αν και αντιπροσωπεύουν εντελώς άσχετους και ανεξάρτητους μηχανισμούς παγίδευσης φωτός, απορροφούν συμπληρωματικές περιοχές του φάσματος.

«Αυτό υποδηλώνει συνεξέλιξη, καθώς μια ομάδα οργανισμών χρησιμοποιεί φως που η άλλη δεν απορροφά», είπε ο Schwieterman και κατέληξε:

“Αυτό θα μπορούσε να συμβεί επειδή οι ροδοψίνες εξελίχθηκαν πρώτα και έσβησαν το πράσινο φως, και μετά οι χλωροφύλλες εξελίχθηκαν αργότερα για να απορροφήσουν τα υπόλοιπα. Ή το αντίστροφο.”

Η επιστημονική ομάδα ελπίζει να αναβιώσει το μοντέλο της ροδοψίνης στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας τεχνικές συνθετικής βιολογίας.

Πιστεύουν επίσης ότι όσα έμαθαν για τη συμπεριφορά των πρώιμων επίγειων οργανισμών θα χρησιμοποιηθούν για την αναζήτηση σημείων ζωής σε άλλους πλανήτες.

Φωτογραφία από Arek Socha

. . .

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.