Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Czy tak wyglądała molekuła, od której rozpoczęło się życie na Ziemi?

Recommended Posts

Naukowcy z laboratorium ENIGMA (Evolution of Nanomachinest In Geospheres and Microbial Ancestors) na Rutgers University sądzą, że odtworzyli kształt pierwszej molekuły będącej wspólnym przodkiem współczesnych enzymów, które dały początek życiu na Ziemi.

Życie to proces elektryczny. Obwód elektryczny jest katalizowany przez niewielki zestaw protein, które działają jak złożone nanomaszyny, czytamy na stronie laboratorium. ENIGMA jest współfinansowane przez NASA w ramach Astrobiology Program. Sądzimy, że życie powstało z bardzo małych klocków i pojawiło się zestaw Lego, z którego powstały komórki i bardziej złożone organizmy, jak my, mówi główny autor badań, biofizyk Paul G. Falkowski.

Naukowcy wykonali analizę porównawczą trójwymiarowych struktur białek, by sprawdzić, czy można na tej podstawie wysnuć wnioski, co do kształtu ich wspólnego przodka. Szczególnie skupili się na podobieństwach pomiędzy kształtami, jakie w trzech wymiarach przyjmują łańcuchy aminokwasów. Poszukiwali prostego topologicznego modelu, który powiedziałby, jak wyglądały pierwsze proteiny, zanim stały się bardziej złożone i zróżnicowane.

Odkryliśmy, że dwa powtarzające się wzorce zwijania są kluczowe dla pojawienia się metabolizmu. Prawdopodobnie te metody zawijania mają wspólnego przodka, który za pomocą duplikacji, specjalizacji i różnicowania ewoluował tak, by ułatwić transfer elektronów i katalizę na bardzo wczesnym etapie początków metabolizmu, wyjaśniają naukowcy.

Te dwa zidentyfikowane metody zwijania to zwijanie ferredoksyny oraz konformacja Rossmanna. Naukowcy sądzą, że te dwie podstawowe struktury, które mogą mieć wspólnego przodka, posłużyły jako wzorzec dla protein sprzed ponad 2,5 miliarda lat.

Przypuszczamy, że pierwszymi proteinami były małe, proste peptydy, któe pobierały elektrony z oceanu, atmosfery lub skał i przekazywały je innym molekułom akceptującym elektrony, mówi biolog molekularny Vikas Nanda. W reakcji transferu elektronu uwalnia się energia i energia ta napędza życie, dodaje.

Naukowcy przyznają, że to wszystko jest jedynie hipotezą. Porównywanie kształtu obecnie istniejących protein to metoda pełna ograniczeń, która nie pozwala na uzyskanie pewności co do prawdziwości wnioskowania. Domyślamy się co mogło się wydarzyć, a nie dowodzimy, co się wydarzyło, stwierdzają autorzy badań. Jednak, jak zauważają, można tego typu badania posunąć dalej.

Można spróbować odtworzyć w laboratorium hipotetyczne proteiny z przeszłości i sprawdzić, jak działają i jak mogą ewoluować. Naszym głównym celem jest dostarczenie NASA informacji, dzięki którym przyszłe misje naukowe będą wiedziały gdzie i jak poszukiwać życia na planetach pozasłonecznych.

Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach PNAS.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

ewoluował tak, by ułatwić transfer elektronów i katalizę

Tak mi to jakoś takoś teleologią jakąś albo i Inteligentnym Projektem jakimś... no tego... ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Minor Planet Centre ogłosiło właśnie, że Ziemia ma... dwa księżyce. Poza Srebrnym Globem naszą planetę okrąża jeszcze jeden księżyc, który został przechwycony przez Ziemię przed około 3 laty. Nie zobaczymy go jednak gołym okiem. Nowy księżyc ma zaledwie od 1 do 6 metrów średnicy i zbyt długo z nami nie pozostanie.
      Po raz pierwszy został on zauważony przez Theodore'a Pruyne'a i Kacpera Wierzchosa za pomocą teleskopu w Mount Lemmon Observatory w Arizonie. Uczeni spostrzegli nieznany dotychczas obiekt 15 lutego. Kolejne obserwacje pozwoliły obliczyć jego orbitę i potwierdzić, że jest on powiązany z Ziemią. W związku z tym Minor Planet Center, które pracuje w imieniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej, oficjalnie ogłosiło odkrycie i nadało księżycowi nazwę 2020 CD3.
      Obiekt ten to niewielka asteroida, której orbita skrzyżowała się z orbitą Ziemi. Czasem takie asteroidy przelatują obok naszej planety, czasem na nią spadają. Jednak 2020 CD3 została przechwycona i stała się naszym tymczasowym księżycem. Te tak zwane „mini księżyce” pojawiają się i znikają. Autorzy jednego z wcześniejszych badań twierdzą, że w każdym momencie Ziemia posiada przynajmniej jeden dodatkowy czasowy mini-księżyc o średnicy powyżej 1 metra, który wykonuje co najmniej jeden pełny obieg wokół Ziemi.
      Żaden z tych księżyców nie zostaje na długo, gdyż oddziaływania grawitacyjne Księżyca i Słońca destabilizują ich orbity. Najprawdopodobniej krążą one wokół Ziemi najwyżej przez kilka lat, później uwalniają się spod jej wpływu i zajmują orbitę wokół Słońca.
      2020 CD3 znajduje się dalej niż Księżyc i prawdopodobnie odbywa obecnie ostatnie okrążenie wokół naszej planety.
      Poprzednim odkrytym tymczasowym księżycem Ziemi był 2006 RH120. Pomiędzy wrześniem 2006 a czerwcem 2007 czterokrotnie okrążył on Ziemię, a później poleciał swoją drogą. Obecnie znajduje się po drugiej stronie Słońca, a Ziemię ponownie odwiedzi w 2028 roku.
      Istnieje też hipoteza mówiąca, że „mini księżyce” to asteroidy, których okres orbitalny wokół Słońca wynosi dokładnie 1 rok. Czasem ich orbity zbiegają się z naszą, wówczas wydają się powiązane z Ziemią, ale w rzeczywistości krążą niezależnie wokół Słońca. Mówi się tutaj o „kwazi-satelitach” Ziemi. Jeden z nich, 1991 VG, prawdopodobnie dokonał co najmniej jednego obiegu wokół naszej planety. Niewykluczone, że powtórzy to w przyszłości.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zdaniem autorów nowych badań oraz algorytmu sztucznej inteligencji, jedno z masowych ziemskich wymierań, wymieranie dewońskie, nigdy nie miało miejsca. Obecnie uważa się, że przed około 375 milionami lat oceany stały się toksyczne, co doprowadziło do masowego wymierania. Wyginęły wówczas m.in. niemal wszystkie trylobity. Jednak grupa naukowców twierdzi, że nie było to masowe wymieranie, a stopniowy proces rozciągnięty na 50 milionów lat.
      Wymieranie dewońskie nie miało miejsca. Ziemia doświadczyła powolnego spadku bioróżnorodności, co zresztą niektórzy naukowcy już wcześniej sugerowali, mówi Doug Erwin z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie.
      Badanie historii bioróżnorodności nie jest łatwym zadaniem. Większość gatunków istnieje zaledwie kilka milionów lat. Jeśli więc widzimy skamieniałości gatunku w różnych miejscach, to pochodzą one z mniej więcej tego samego okresu. Podczas dotychczasowych badań nad bioróżnorodnością skupiano się na okresach liczących około 10 milionów lat.
      Jednak Shuzhong Shen z Instytutu Geologii i Paleontologii w Nankinie oraz jego koledzy i współpracujący z nimi Erwin byli w stanie przeprowadzić badania, w czasie których przyjrzeli się okresom trwającym zaledwie 26 000 lat. Dokonali tego za pomocą opracowanych przed dekadą metod analizy statystycznej, które wykorzystali do analizy 100 000 rekordów dotyczących skamieniałości 11 000 gatunków morskich znalezionych w Chinach i Europie. Obliczenia były tak złożone, że naukowcy musieli opracować specjalny algorytm sztucnej inteligencji i uruchomić go na czwartym najpotężniejszym superkomputerze świata, Tianhe-2A.
      Badaniami objęto okres 300 milionów lat,od początku kambru po początek triasu. Jak mówią obrazowo uczeni, poprawienie rozdzielczości czasowej badań pozwoliło na przejście od stwierdzenia, że wszyscy ludzie żyjący w tym samym wieku byli sobie współcześni, po uznanie za współczesnych sobie tylko ludzi, żyjących w tym samym półroczu.
      Spadek bioróżnorodności w dewonie jest wciąż jasno widoczny, ale następował on przez cały późny dewon, a nie był pojedynczym skoncentrowanym wydarzeniem, mówi emerytowany paleontolog Richard Bambach, autor pracy naukowej z 2004 roku, w której argumentował, że w dewonie nie doszło do masowego wymierania.
      Pomysł, że na Ziemi doszło do 5 masowych wymierań pojawił się po raz pierwszy w 1982 roku. Od tamtego czasu autorzy różnych badań argumentowali, że wymierań było od 3 do 20.
      Nie istnieje formalna definicja masowego wymierania, jednak większość specjalistów zgadza się, że takim mianem należy określić znaczne zwiększenie liczby gatunków ginących w krótkim czasie. Na przykład w okresie wymierania permskiego większość gatunków wyginęła w ciągu 63 000 lat.
      W roku 2004 Bambach argumentował również, że nie było wymierania triasowego. Jednak od tamtej pory pojawiło się więcej dowodów, iż miało ono jednak miejsce. Bambach przyznaje, że w tej kwestii się mylił.
      Wszystko jednak wskazuje na to, że Ziemia doświadczyła czterech, a nie pięciu, okresów masowego wymierania.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy naukowcy stworzyli pierwsze żywe maszyny. Zbudowali je z komórek żaby szponiastej (Xenopus laevis), bezogonowego płaza zamieszkującego Afrykę. Roboty poruszają się i można je dostosowywać do swoich potrzeb. Jednym z najbardziej udanych jest miniaturowa maszyna wyposażona w dwie nogi. Z kolei inny projekt zawiera wewnątrz otwór, w którym może transportować niewielkie ładunki.
      Jak zapewnia Michael Levin, dyrektor Allen Discovery Center na Tufts University, to całkowicie nowe formy życia. Nigdy wcześniej nie istniały one na Ziemi. To żywe, programowalne organizmy. Tego typu rozwiązanie ma olbrzymie zalety w porównaniu z tradycyjnymi robotami. Po pierwsze, żywe roboty potrafią samodzielnie się naprawić. Po drugie zaś, można je zaprogramować tak, by po wykonaniu zadania ginęły, ulegając naturalnemu rozkładowi, jak inne organizmy żywe.
      Ich twórcy uważają, że w przyszłości tego typu roboty mogą np. oczyszczać oceany z mikroplastiku, samodzielnie lokalizować i przetwarzać toksyczne substancje, dostarczać leki do wyznaczonego miejsca w organizmie czy w końcu oczyszczać ze złogów ściany naczyń krwionośnych.
      Projektowaniem robotów zajmuje się specjalny „algorytm ewolucyjny” działający na superkomputerze. Projektowanie zaczyna się od symulacji przypadkowego połączenia 500 do 1000 komórek skóry i serca. Następnie każdy z takich robotów jest wirtualnie testowany. Te projekty, które najlepiej odpowiadają oczekiwaniu naukowców, mają największą szansę wykonać założone zadania, są dalej rozwijane i na ich podstawie tworzy się nowe roboty.
      Urządzenia są napędzane przez komórki serca, które spontanicznie kurczą się i rozszerzają, działając jak niewielkie silniki. Robotów nie trzeba niczym zasilać. Komórki mają na tyle dużo energii, że żyją przez 7-10 dni.
      Grupa Levina poczekała na 100. generację robotów stworzonych przez algorytm i z niej wybrała niektóre projekty do zbudowania ich w laboratorium. Jako, że do stworzenia maszyn użyto komórek Xenopus, urządzenia zyskały miano „xenobotów”.
      Architektura xenobotów jest, jak zapewniają twórcy, skalowalna. Podczas eksperymentów z prawdziwymi robotami powstały takie, które poruszały się w wodzie po linii prostej, inne krążyły w kółko, jeszcze inne tworzyły grupy. Można je wyposażyć w naczynia krwionośne, układ nerwowy czy komórki odbierające np. bodźce świetlne i stworzyć w ten sposób proste oczy. Jeśli do zbudowania robotów użyjemy komórek ssaków, urządzenia będą mogły pracować na suchym lądzie.
      Głównym celem prac zespołu Levina jest zrozumienie życia i tego, jak ono powstaje i funkcjonuje. Oczywiście rodzi to wiele pytań etycznych, chociażby o status xenobotów. Czy należy uznawać je za roboty, czy za organizmy żywe. I do jakiego stopnia złożony powinien być ich układ nerwowy.
      Xenoboty zostały szczegółowo opisane na łamach PNAS, w artykule A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) odkrył swoją pierwszą planetę wielkości Ziemi znajdującą się w ekosferze gwiazdy. Istnienie TOI 700 d została potwierdzona za pomocą Teleskopu Kosmicznego Spitzera.
      TOI 700 do jedna z niewielu znanych nam planet, która znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy i jest wielkości Ziemi. "TESS został zaprojektowany i wystrzelony z myślą o poszukiwaniach planet wielkości Ziemi krążących woków pobliskich gwiazd. Planety towarzyszące niedalekim gwiazdom są łatwiejsze do odnalezienia. Odkrycie TOI 700 d to znaczące osiągnięcie dla TESS. Potwierdzenie wielkości planety i jej obecności w ekosferze to z kolei osiągnięcie Spitzera, teleskopu, którego misja ma się zakończyć 30 stycznia bieżącego roku", mówi Paul Hertz, dyrektor wydziału astrofizyki w kwaterze głównej NASA w Waszyngtonie.
      TESS monitoruje przez 27 dni wybrany sektory nieboskłonu. Poszukuje zmian jasności gwiazd, które mogą świadczyć o przechodzeniu planet na ich tle. TOI 700 to niewielka chłodna gwiazda typu M położona w odległości około 100 lat świetlnych w południowej części Gwiazdozbioru Złotej Ryby. Ma o 60% mniejszą masę od Słońca, a jej powierzchnia jest dwukrotnie chłodniejsza. Gwiazdę widać na 11 z 13 sektorów obserwowanych przez TESS w pierwszym roku misji. Dzięki tak długiemu czasowi obserwacji udało się zauważyć trzy planety przechodzące na jej tle.
      Początkowo gwiazda TOI 700 została zakwalifikowana jako bardziej podobna do Słońca, przez co jej planety wydawały się gorętsze i większe niż w rzeczywistości. Gdy dokonano korekt okazało się, że najbardziej zewnętrzna z planet jest wielkości Ziemi i znajduje się ekosferze. Co więcej, przez 11 miesięcy obserwacji nie zaobserwowano na gwieździe żadnych rozbłysków, co zwiększa szanse, że TOI 700 d ma stabilną atmosferę i warunki odpowiednie do życia.
      Najbardziej wewnętrzna planeta układu, TOI 700 b jest niemal dokładnie wielkości Ziemi, prawdopodobnie jest skalista i okrąża swoją gwiazdę w ciągu 10 dni. Kolejna z planet – TOI 700 c – ma średnicę 2,6 razy większą od średnicy Ziemi, jest prawdopodobniej gazowa, a jej czas obiegu wokół gwiazdy wynosi 16 dni. Znajdująca się w ekosferze TOI 700 d jest o 20% większa od naszej planety, obiega gwiazdę w ciągu 37 dni i otrzymuje z niej 86% energii jaką Ziemia otrzymuje od Słońca.
      Wszystkie planety prawdopodobnie charakteryzuje obrót synchroniczny, co oznacza, że jedna ich strona jest zawsze wystawiona w kierunku gwiazdy.
      Jako, że gwiazda TOI 700 jest jasna, znajduje się w pobliżu i nie zauważono na niej rozbłysków, jest ona bardzo dobrym celem kolejnych badań, pozwalających na precyzyjne pomiary masy. W niedalekiej zaś przyszłości powinno być możliwe zbadanie, czy planety mają atmosfery i jaki jest ich skład.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W meteorytach znajdowano już wiele molekuł będących składnikami życia, co wzmacnia teorie mówiące o jego pozaziemskim pochodzeniu. Teraz znaleziono kolejną z takich molekuł – cukier, będący ważnym składnikiem kodu genetycznego.
      Yoshihiro Furukawał i jego zespół z Uniwersytetu Tohoku odkryli w analizowanym meteorycie rybozę i inne ważne z biologicznego punktu widzenia cukry. Poinformowano o tym na łamach PNAS.
      Jeśli chcemy wiedzieć, jak powstało życie, musimy najpierw zrozumieć, jak tworzą się molekuły organiczne i jak wchodzą one w interakcje ze środowiskiem zanim jeszcze powstanie życie. Niestety większość śladów pochodzących z okresu przed pojawieniem się życia na Ziemi została zniszczona wskutek aktywności geologicznej naszej planety. Śladów takich należy więc szukać poza Ziemią, na przykład w meteorytach. Zawierają one bowiem zapis tego, jak wyglądał Układ Słoneczny w pierwszych okresach istnienia naszej planety. To zamrożone kapsuły czasu, stwierdza jeden z autorów najnowszych badań, astrobiolog Daniel Glavin z Goddard Space Fligh Center.
      Dotychczas w meteorytach znajdowano aminokwasy czy zasady azotowe nukleotydów. Jednak nigdy wcześniej nie znaleziono tam rybozy, która stanowi m.in. element strukturalny RNA.
      Samo znalezienie molekuł organicznych w meteorytach nie oznacza jeszcze, że to dzięki nim powstało życie na Ziemi. Pokazuje jednak, że istnieją naturalne procesy geologiczne, pozwalające na pojawienie się takich związków na ciałach pozbawionych życia, jak meteoryty czy planety. Zupełnie inną kwestią jest odkrycie w jaki sposób mogło dojść do połączenia takich molekuł i powstania życia. Jednak odnajdowanie kolejnych molekuł organicznych w przestrzeni kosmicznej oznacza, że życie mogło powstać również poza Ziemią.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...