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Gli scienziati hanno sviluppato una proteina artificiale che potrebbe offrire nuove informazioni sull'evoluzione chimica sulla Terra primordiale.
Tutte le cellule hanno bisogno di energia per sopravvivere, ma poiché i tipi di sostanze chimiche disponibili durante i primi giorni del pianeta erano così limitati rispetto alla vasta gamma di diversità chimica odierna, gli organismi multicellulari avevano molta meno energia per costruire le complesse strutture organiche che compongono il mondo che sapere oggi.
Nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences , fornisce la prova che molti degli organismi all'interno della zuppa primordiale della Terra facevano molto affidamento sulle molecole di metallo, in particolare sul nichel, per immagazzinare e consumare energia.
Le attuali teorie sull'origine della vita microbica suggeriscono che mentre le cellule utilizzavano anidride carbonica e idrogeno come fonte di carburante, abitavano anche aree ricche di metalli ridotti come ferro e nichel. Queste prime reazioni chimiche erano anche in gran parte guidate da un enzima chiamato acetil coenzima A sintasi, o ACS, una molecola essenziale per la produzione di energia e la formazione di nuovi legami chimici.
Ma per anni, gli scienziati del settore sono stati divisi su come funziona effettivamente questo enzima, se le reazioni chimiche che ha stimolato potrebbero essere assemblate casualmente o se le sue costruzioni chimiche hanno seguito una rigida tabella di marcia. Hannah Shafaat, coautrice dello studio e professoressa di chimica e biochimica presso la Ohio State University, ha affermato che il modello artificiale dell'enzima del suo team rivela molto su come il suo antenato nativo potrebbe aver agito durante i primi miliardi di anni della Terra.
Rispetto a ciò che gli scienziati trovano in natura, questa proteina modello è molto più facile da studiare e manipolare. Per questo motivo, il team è riuscito a concludere che ACS, in effetti, deve costruire molecole un passo alla volta. Tali informazioni sono cruciali per comprendere come la chimica organica sulla Terra abbia iniziato a maturare.
"Invece di prendere l'enzima e rimuoverlo, stiamo cercando di costruirlo dal basso", ha detto Shafaat. "E sapere che devi fare le cose nel giusto ordine può fondamentalmente essere una guida su come ricrearlo in laboratorio".
Mentre gli scienziati sperano di capire cosa potrebbe essere emerso per primo dalla zuppa primordiale, Shafaat ha affermato che lo studio ha dimostrato che anche enzimi semplici come il loro modello avrebbero potuto supportare la vita in anticipo. Shafaat, che ha lavorato al progetto per quasi cinque anni, ha affermato che, sebbene lo studio abbia incontrato alcune sfide, le lezioni apprese dal team ne sono valse la pena a lungo termine.
Oltre ad essere importanti per comprendere la chimica primordiale, le loro scoperte hanno ampie implicazioni per altri campi, incluso il settore energetico, ha affermato Shafaat. "Se riusciamo a capire come la natura ha capito come utilizzare questi composti miliardi e miliardi di anni fa, possiamo sfruttare alcune di quelle stesse idee per i nostri dispositivi di energia alternativa", ha affermato.
Al momento, una delle maggiori sfide che il settore energetico deve affrontare è la produzione di combustibili liquidi. Eppure questo studio potrebbe essere il primo passo per trovare una fonte di energia naturale che potrebbe sostituire la benzina e il petrolio abusati dagli esseri umani, ha detto Shafaat. Ora, il suo team sta lavorando per ottimizzare il loro prodotto, ma continuerà a indagare se ci sono altri segreti primordiali che il loro enzima potrebbe divulgare.
I coautori erano Anastasia C. Manesis e Alina Yerbulekova dello stato dell'Ohio e Jason Shearer della Trinity University. + Esplora ulteriormente
