Wissenschaftler haben biologische Prozesse in einigen der frühen Lebensformen der Erde rekonstruiert. Dies ist ein Fortschritt, der dazu beitragen könnte, außerirdisches Leben auf anderen Planeten mit einer Atmosphäre ähnlich der frühen Erde zu finden.
University of California (UC) – Forscher, darunter Forscher von Riverside in den Vereinigten Staaten, fanden heraus, dass die frühesten Organismen auf der Erde, einschließlich einzelliger Organismen namens Bakterien und Paläontologie, hauptsächlich auf ozeanischen Planeten ohne die Ozonschicht leben die Ozonschicht. Strahlung der Sonne.
Diese Mikroorganismen hatten ein Protein namens Rhodopsin. Rhodopsin hat die Fähigkeit, Sonnenlicht in Energie umzuwandeln und damit zelluläre Prozesse anzutreiben.
Rhodopsin ist mit Stäbchen- und Pyramidenzellen des menschlichen Auges assoziiert, was es Menschen ermöglicht, zwischen hellen und dunklen Farben zu unterscheiden und sie zu sehen. Es ist auch in modernen Lebewesen und der Umwelt verbreitet, beispielsweise in Salzteichen, die bunte Regenbögen zeigen.
In einer neuen Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Molecular Biology and Evolution veröffentlicht wurde, verwendeten Wissenschaftler künstliche Intelligenz, um Bausteinsequenzen von Rhodopsin-Proteinen auf der ganzen Welt zu analysieren und zu verfolgen, wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt haben. ..
Später erstellten sie eine Art Stammbaum, der es ihnen ermöglichte, Proteine von vor 2,5 Milliarden bis 4 Milliarden Jahren zu rekonstruieren und die Situationen zu rekonstruieren, denen das Leben ausgesetzt gewesen wäre, als es zum ersten Mal auf der Erde begann. ..
“In den Anfängen der Erde hätte Energie sehr knapp sein können. Bakterien und Archaeen haben Wege gefunden, die reichlich vorhandene Sonnenenergie ohne die für die Photosynthese benötigten komplexen Biomoleküle zu nutzen.” “Der Co-Autor der Studie, Edward Schweeterman, sagte ein Weltraumbiologe an der University of California, Riverside, in einer Erklärung.
Moderne Versionen von Proteinen absorbieren blaues, grünes, gelbes und orangefarbenes Licht, aber Wissenschaftler sagen, dass das alte Rhodopsin darauf abgestimmt war, hauptsächlich blaues und grünes Licht zu absorbieren.
„Das Leben, das wir kennen, ist genauso Ausdruck des Zustands unseres Planeten wie das Leben selbst. Es lässt die uralte DNA-Sequenz eines Moleküls wieder aufleben und verknüpft sie mit der vergangenen Biologie und der Umwelt. Das ist uns gelungen.“ sagte Betul Kacar, Forschungsleiterin an der University of Wisconsin-Madison.
Wissenschaftler sagen, dass auf der alten Erde ohne den Nutzen der Ozonschicht Milliarden Jahre alte Mikroben einige Meter unter der Wassersäule lebten, um sich vor der starken UVB-Strahlung an der Oberfläche zu schützen.
Sie sagen, dass das früheste Rhodopsin hauptsächlich das blaue und grüne Licht absorbierte, das Wasser am besten durchdringt.
„Dies könnte die beste Kombination sein, abgeschirmt zu sein und dennoch Licht für Energie zu absorbieren“, sagte Dr. Schweetermann.
Als die Erdatmosphäre vor mehr als zwei Milliarden Jahren begann, eine Zunahme der Sauerstoffmenge zu erfahren, sagten Forscher, dass sich Rhodopsin entwickelt hat, um Licht mit zusätzlicher Farbe zu absorbieren.
Moderne Versionen von Proteinen absorbieren helle Farben, die pflanzliche Chlorophyllpigmente nicht können.
„Dies deutet auf Koevolution hin, da eine Gruppe von Organismen Licht verwendet, das von einer anderen Gruppe nicht absorbiert wird, weil Rhodopsin zuerst grünes Licht entwickelt und blockiert hat. Es könnte sein, und dann hat sich Chlorophyll entwickelt und den Rest absorbiert, oder das Gegenteil hätte passieren können “, sagte Dr. Schwittermann.
In weiteren Forschungen wollen Wissenschaftler Techniken der Synthetischen Biologie nutzen, um Modell-Rhodopsin im Labor wiederzubeleben.
„Wir entwerfen alte DNA im modernen Genom und programmieren Käfer so um, dass sie so funktionieren, wie wir glauben, dass wir es vor Millionen von Jahren getan haben. Rodopsin ist eine Zeit im Labor. Es ist ein großartiger Kandidat für die Reiseforschung“, erklärte Dr. Kacar.
Ihr neues Verständnis wollen die Forscher auch anwenden, um den Himmel nach Lebenszeichen auf anderen Planeten abzusuchen.
Sie sagen, dass die Eigenschaften von Rhodopsin-Proteinen, einschließlich ihrer strukturellen Einfachheit und Vielseitigkeit in der Funktion, ein Testfeld für die Bewertung der charakteristischen Moleküle des Lebens auf anderen potenziellen „mikrobiell dominierten Planeten“ bieten.
„Die frühe Erde ist eine fremde Umgebung im Vergleich zu unserer heutigen Welt. Zu verstehen, wie sich die Lebewesen hier im Laufe der Zeit in verschiedenen Umgebungen verändert haben, ist das Leben anderswo. Es wird uns wichtige Dinge darüber lehren, wie wir sie finden und erkennen können“, sagte Dr. Schwittermann.