Азотът е необходим за всички известни форми на живот на Земята. Сега учените твърдят, че този широко разпространен елемент може също така да помогне да се обясни как е възникнал животът на нашата планета и как би могъл да се развива в други кътчета на Вселената.

„Всички живи организми се нуждаят от азот, за да оцелеят, и макар че той е навсякъде около нас, не можем да го усвоим директно. Ензимите, наречени нитрогенази осигуряват фиксирането на азота, превръщайки го във форма, достъпна за растенията, животните, хората и другите форми на живот. И едва сега започваме да разбираме колко силно са еволюирали тези ензими през четиримилиардната история на Земята.“

казва биохимикът от Университета на щата Юта Ланс Сифелдт

В проучване, публикувано в списанието Nature Communications, Сифелдт, старши научен сътрудник в Университета на щата Юта (USU) Дерек Харис и негови колеги от финансирания от НАСА проект MUSE в Университета на Уисконсин-Медисън използваха синтетична биология, за да „превъртят назад“ еволюцията на съвременните нитрогенази и да реконструират възможни древни версии на тези ферменти.

Възстановяване на древни нитрогенази

„Нашата роля в изследването се състоеше в характеризирането на библиотека от синтетично реконструирани гени на древни нитрогенази. В контролирани лабораторни условия измервахме фракционирането на азотните изотопи в биомасата на клетките от конструираните щамове.“

казват учените

Изследването позволи на учените да проучат как древните нитрогеназите са могли да функционират преди милиарди години. Сифелдт казва, че възможността да се възстановят древните форми на тези ферменти бележи важна крачка напред в опитите да се разбере произходът на живота на Земята и вероятно на други светове. Съвременните микроби получават азот от атмосферата с помощта на нитрогенази, които са само едно семейство ензими. Изследването предполага, че древните ензими са давали същите изотопни характеристики като съвременните.

Нови ключове към разгадаването на ранната Земя

Според Сифелдт реконструираните нитрогенази предоставят нов начин за изучаване на това какви са могли да бъдат условията на Земята и в нейната атмосфера в далечното минало.

„Разбирането на нитрогеназите – както древните, така и съвременните е от решаващо значение за разрешаването на настоящите селскостопански проблеми в условията на променящия се климат, включително в регионите, изложени на риск от глад поради суша и липса на достъп до търговски торове.“

казва Сифелдт

Получените резултати могат да намерят практическо приложение и извън Земята. Сифелдт, който е участвал и в други проекти, финансирани от НАСА, казва, че тази работа допринася за текущите усилия да се определи как може да се отглежда храна в космоса и на Марс.

Значение за търсенето на живот извън Земята

Бетюл Качар, професор по бактериология в Университета на Уисконсин-Медисън, директор на проекта MUSE и кореспондент-автор на изследването, казва, че резултатите дават по-ясна представа за това как животът е оцелявал и еволюирал преди кислороднозависимите организми да променят планетата.

„Търсенето на живот започва тук, у дома, а нашият дом е на четири милиарда години. Ето защо трябва да разберем собственото си минало. Трябва да разберем живота преди нас, ако искаме да разберем живота след нас и живота на други места.“

казва тя