I ricercatori di Rutgers hanno scoperto le origini delle strutture proteiche responsabili del metabolismo:semplici molecole che alimentavano i primi anni di vita sulla Terra e fungono da segnali chimici che la NASA potrebbe utilizzare per cercare la vita su altri pianeti.

Il loro studio, che predice come apparivano le prime proteine ​​da 3,5 a 2,5 miliardi di anni fa, è pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Gli scienziati hanno ripercorso, come un puzzle da migliaia di pezzi, l'evoluzione degli enzimi (proteine) dal presente al passato profondo. La soluzione del puzzle richiedeva due pezzi mancanti, e la vita sulla Terra non potrebbe esistere senza di loro. Costruendo una rete connessa dai loro ruoli nel metabolismo, questa squadra ha scoperto i pezzi mancanti.

"Sappiamo molto poco su come è iniziata la vita sul nostro pianeta. Questo lavoro ci ha permesso di intravedere in profondità nel tempo e proporre le prime proteine ​​metaboliche, " ha detto il co-autore Vikas Nanda, professore di biochimica e biologia molecolare presso la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School e membro di facoltà residente presso il Center for Advanced Biotechnology and Medicine. "Le nostre previsioni saranno testate in laboratorio per comprendere meglio le origini della vita sulla Terra e per informare su come la vita potrebbe avere origine altrove. Stiamo costruendo modelli di proteine ​​in laboratorio e testando se possono innescare reazioni critiche per il metabolismo precoce".

Un team di scienziati guidato da Rutgers chiamato ENIGMA (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors) sta conducendo la ricerca con una sovvenzione della NASA e tramite l'adesione al Programma di astrobiologia della NASA. Il progetto ENIGMA cerca di rivelare il ruolo delle proteine ​​più semplici che hanno catalizzato le prime fasi della vita.

"Pensiamo che la vita sia stata costruita da mattoncini molto piccoli e sia emersa come un set di Lego per creare cellule e organismi più complessi come noi, " ha detto l'autore senior Paul G. Falkowski, Investigatore principale di ENIGMA e professore distinto alla Rutgers University-New Brunswick che guida il laboratorio di biofisica ambientale ed ecologia molecolare. "Pensiamo di aver trovato gli elementi costitutivi della vita:il set Lego che ha portato, in definitiva, all'evoluzione delle cellule, animali e piante».

Il team di Rutgers si è concentrato su due "piegature" proteiche che sono probabilmente le prime strutture nel metabolismo iniziale. Sono una piega della ferredossina che lega i composti ferro-zolfo, e una piega "Rossmann", che lega i nucleotidi (i mattoni del DNA e dell'RNA). Questi sono due pezzi del puzzle che devono inserirsi nell'evoluzione della vita.

Le proteine ​​sono catene di amminoacidi e il percorso 3D di una catena nello spazio è chiamato piega. Le ferredossine sono metalli che si trovano nelle proteine ​​moderne e trasportano gli elettroni intorno alle cellule per promuovere il metabolismo. Gli elettroni fluiscono attraverso i solidi, liquidi e gas e sistemi viventi di energia, e la stessa forza elettrica deve essere presente in qualsiasi altro sistema planetario con la possibilità di sostenere la vita.

Ci sono prove che le due pieghe potrebbero aver condiviso un antenato comune e, se è vero, l'antenato potrebbe essere stato il primo enzima metabolico della vita.