Življenje na Zemlji je pred več kot tremi milijardami let uporabljalo kovino, ki je bila takrat v oceanih skoraj nedosegljiva. Nova raziskava zdaj kaže, da je bil molibden ključnega pomena za najzgodnejše biološke procese precej prej, kot so domnevali znanstveniki.
Odkritje spreminja dosedanje predstave o razvoju prvih organizmov na Zemlji in bi lahko vplivalo tudi na iskanje življenja na drugih planetih.
Raziskava, objavljena v reviji Nature Communications, je prva, ki kaže, da so mikroorganizmi molibden uporabljali že pred 3,7 do 3,1 milijarde let – dolgo pred velikim porastom kisika v Zemljini atmosferi.
Kovina, brez katere bi bilo življenje prepočasno
Molibden ima tudi danes ključno vlogo pri življenju. Gre za kovino, ki pomaga encimom izvajati pomembne kemične reakcije, povezane z ogljikom, dušikom in žveplom.
Brez teh reakcij bi presnova v celicah potekala bistveno počasneje, življenje pa bi se veliko težje razvilo.
“Vprašanje, kdaj je življenje začelo uporabljati molibden, je v resnici vprašanje, kdaj so postale mogoče nekatere najpomembnejše presnovne strategije,” je pojasnila Betül Kaçar z Univerze Wisconsin-Madison, ki vodi astrobiološki raziskovalni konzorcij NASA.
Težava je v tem, da je bil molibden na zgodnji Zemlji izjemno redek.
Geološki podatki kažejo, da so bili v oceanih pred milijardami let prisotni le sledovi te kovine. Njegova količina se je močno povečala šele pozneje, približno v obdobju velikega oksidacijskega dogodka pred okoli 2,45 milijarde let, ko je fotosinteza začela spreminjati Zemljino atmosfero.
Znanstveniki so dolgo mislili, da je življenje najprej uporabljalo drugo kovino
Zaradi pomanjkanja molibdena so številni raziskovalci domnevali, da je zgodnje življenje najprej uporabljalo volfram – kovino s podobnimi kemičnimi lastnostmi, ki jo nekateri mikroorganizmi uporabljajo še danes.
Nova raziskava pa kaže, da zgodba verjetno ni bila tako preprosta.
Ekipa je analizirala evolucijsko zgodovino encimov, ki uporabljajo molibden in volfram, ter njihove sledi primerjala skozi različne veje drevesa življenja.
Rezultati kažejo, da so zgodnji organizmi uporabljali obe kovini že zelo zgodaj v zgodovini Zemlje.
“Naše delo kaže, da je uporaba molibdena veliko starejša, kot so predvidevali številni modeli,” je dejala Kaçar.
Življenje je kovino iskalo globoko pod oceani
Raziskovalci menijo, da je zgodnje življenje molibden verjetno pridobivalo v posebnih okoljih, kot so hidrotermalni vrelci na dnu oceanov.
Takšni sistemi vsebujejo sledove različnih kovin, med njimi železo, nikelj, kobalt, volfram in molibden.
Čeprav je bilo molibdena malo, je imel očitno dovolj pomembno biološko vlogo, da so organizmi razvili načine za njegovo uporabo.
Po besedah raziskovalcev je bil molibden posebej učinkovit pri pospeševanju kemičnih reakcij v različnih pogojih, zaradi česar je postal pomemben del zgodnjih bioloških procesov.
Pomemben namig pri iskanju življenja v vesolju
Študija bi lahko vplivala tudi na astrobiologijo oziroma iskanje življenja zunaj Zemlje.
Raziskovalci opozarjajo, da življenje morda ne potrebuje enakih pogojev, kot jih poznamo danes na Zemlji. Organizmi se lahko prilagodijo tudi okoljem, kjer so ključni elementi redki.
To pomeni, da bi lahko življenje obstajalo tudi na planetih z zelo drugačno kemično zgodovino.
“Pri iskanju življenja ne bi smeli iskati le današnji Zemlji podobnih pogojev,” je poudarila Kaçar. “Pozorni moramo biti tudi na drugačne biokemične strategije, ki bi lahko nastale v drugačnih okoljih.”
