Jak stavební kameny života přežily extrémní radiaci na počátku existence Země

Model předchůdce života může chránit bílkoviny před zářením, pokud obsahuje ionty manganu – bez těchto iontů záření degraduje jakýkoli potenciál pro vznik života.

Ačkoli neexistuje žádný důkaz, že skuteční předchůdci života měli tuto formu ochrany, poznatky z tohoto modelu poskytují první možné vysvětlení, jak mohla být tato specifická překážka vzniku života překonána. Jednou z mnoha hádanek ohledně vzniku života je, jak molekuly potřebné k jeho vzniku přežily silné záření, kterému byly v té době vystaveny.

Vesmír může hostit překvapivě složitou chemii. Mnoho aminokyselin potřebných pro život jsme nalezli v asteroidech, což naznačuje, že se mohly vyskytovat na Zemi, jakmile se podmínky ochladily natolik, že takové složité organické molekuly mohly přežít.

Teplo je však pouze jednou z hrozeb pro tyto choulostivé struktury. Dalším je gama záření, kterého bylo na rané Zemi, jak známo, hodně. Tým vedený profesorem Bingem Tianem z Zhejiang University zkoumal, jak dobře proteiny a další molekuly přežívají velké dávky ionizujícího záření.

Ohrožení organických molekul zářením není vždy přímé. Může způsobit rozpad vody a vznik reaktivních forem kyslíku, které způsobují ještě větší škody v důsledku oxidačního stresu.

Deinococcus radiodurans je bakterie, která, jak napovídá její název, je schopna přežít záření, které by bylo smrtelné pro téměř všechny ostatní známé živé organismy. Je také mimořádně odolná vůči dalším hrozbám, jako je dehydratace a kyselost. Chceme-li zjistit, jak první organismy a jejich nežijící předchůdci přežili v podmínkách hluboce nehostinných pro život, mohlo by být studium D. radiodurans dobrým začátkem.

Studie již dříve ukázaly, že jedním z triků D. radiodurans je využití iontů manganu 3+. Ty chrání zranitelné molekuly bakterie před oxidačním stresem, což vedlo Tian k otázce, zda by mohly dělat totéž pro prebiologické molekuly. Navíc i jiné formy života s neobvyklou odolností vůči radioaktivitě hromadí velké množství manganových iontů.

Vědci měli podezření, že svou roli mohou hrát i fosfátové zbytky, známé jako polyfosfáty. Je známo, že polyfosfáty byly na Zemi přítomny dávno před vznikem života, pravděpodobně vznikaly v sopkách, a předpokládá se, že darovaly fosfáty životně důležitým molekulám, jako je ATP, které buňky využívají k ukládání energie.

Tým vytvořil modelové protobuňky z kapiček kapaliny známých jako koacerváty a ozářil je takovým množstvím gama záření, že kdyby šlo o film od Marvelu, získaly by superschopnosti. Jeden typ koacervátu, obsahující polyfosfát-mangan, přežil bez úhony, včetně proteinů, které přitahoval z okolního prostředí. Druhý typ, který stále obsahoval polyfosfáty, ale místo manganu byl spárován s peptidem, byl zničen.

Antioxidanty manganu jsou tak dobré v odstraňování reaktivních forem kyslíku, že nezbylo nic, co by mohlo poškodit proteiny, uzavřel tým. Zopakovali pokus s DNA v koacervátech a opět pozorovali odolnost vůči záření.

Od této práce je ještě daleko k poznání, jak mohl vzniknout život. Ke kombinaci manganatých iontů a polyfosfátů s dalšími složkami potřebnými pro samoreplikaci by muselo dojít v mnoha krocích. Přesto se možná podařilo vyřešit ještě jednu zdánlivě nepřekonatelnou překážku na cestě k obrovskému problému vzniku života z neživota.

Zdroj: Citylife, IFLScience, redakce