Американские биохимики воссоздали предполагаемые древние версии ферментов, которые отвечают за усвоение азота – ключевого элемента для всех известных форм жизни. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, позволяют по-новому взглянуть на условия, в которых зарождалась жизнь на Земле, и оценить вероятность её появления на других планетах.
Азот составляет основу атмосферы, но большинство организмов не могут использовать его напрямую. Они получают его благодаря ферментам нитрогеназам, которые связывают атмосферный азот и переводят его в доступную форму. Группа учёных из Университета штата Юта и Висконсинского университета в Мадисоне в рамках проекта NASA применила методы синтетической биологии, чтобы реконструировать предковые формы этих ферментов, которые могли существовать миллиарды лет назад.
До сих пор представления о ранних этапах эволюции основывались на анализе окаменелостей и древних пород. При этом предполагалось, что древние ферменты оставляли такие же изотопные следы, как и их современные аналоги. Новая работа позволяет проверить эти гипотезы экспериментально. Исследователи в лабораторных условиях изучили, как воссозданные ферменты влияли на соотношение изотопов азота в клетках, и получили данные о том, как они могли функционировать в атмосфере ранней Земли.
Полученные результаты важны не только для фундаментальной науки. Понимание механизмов работы древних и современных нитрогеназ может помочь сельскому хозяйству адаптироваться к изменению климата, особенно в регионах, страдающих от засухи и нехватки удобрений. Кроме того, исследование вносит вклад в космические программы: оно помогает разработать методы выращивания пищи на Марсе и уточняет критерии поиска жизни за пределами Земли.
