Исследователи Гарвардского университета обнаружили редкую молекулу, которая может дать ответ на давний вопрос: что появилось первым — способность организмов использовать кислород или его производство?
В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, международная команда ученых описала открытие метилпластохинона — молекулы, найденной у бактерий Nitrospirota. Этот тип хинонов, использующихся организмами для метаболизма, оказался промежуточным звеном между аэробными (требующими кислорода) и анаэробными (не зависящими от кислорода) хинонами.
Ключевая находка и ее значение
Хиноны играют важную роль в клеточном дыхании и фотосинтезе. Обычно их разделяют на два типа:
Один используют растения и водоросли для фотосинтеза (образуют кислород). Другой задействуют животные и бактерии для дыхания кислородом.
Однако новый тип хинона, обнаруженный у Nitrospirota, сочетает свойства обоих типов. Это указывает на то, что некоторые бактерии могли использовать кислород ещё до того, как его массово начали вырабатывать фотосинтезирующие цианобактерии.
Ученые думали, что цианобактерии сначала начали фотосинтез 2,3–2,4 миллиарда лет назад (Великое окисление), а потом появились дышащие кислородом организмы. Но находка метилпластохинона — хинола, похожего на тот, что у растений, в бактериях, использующих кислород, — меняет картину.
«Другими словами, курица и яйцо появились одновременно», — отмечает ведущий автор исследования Феликс Эллинг
Почему это важно?
Обнаруженная молекула дает ключ к пониманию того, как организмы адаптировались к жизни в условиях появления кислорода. Метаболические реакции с его участием могут быть вредными, если у клетки нет защитных механизмов.
«Реакции с кислородом могут быть смертельными, если у клетки нет способов справляться с метаболическими побочными продуктами», — объясняет профессор Энн Пирсон, соавтор исследования
Ученые предполагают, что метилпластохинон — это своего рода «капсула времени», сохранившаяся более чем 2 миллиарда лет. Она могла быть предшественником современных хинонов, различающихся у растений и животных.
«Как только организмы научились безопасно использовать кислород, это открыло путь к невероятному разнообразию жизни, которое мы видим сегодня», — подчеркивает Пирсон.
Открытие поможет глубже понять эволюцию метаболизма и, возможно, даже даст новые идеи для биотехнологий.
Настоящее питание солнцем: клетки млекопитающих впервые научили фотосинтезировать
Ученые рассчитали предельную продолжительность жизни биосферы Земли