Enzýmy zohrávajú kľúčovú rolu v metabolizme všetkých živých organizmov. Takmer všetky biochemické reakcie v živých organizmoch, trávenie (metabolizmus), ale aj kopírovanie genetickej informácie, sa dejú práve vďaka enzýmom. No ako vlastne enzýmy vznikli? Vedci pomocou počítačových modelov vytvorili možný tvar ich niekdajšieho predchodcu, píše portál Science Alert.

Najstaršie stavebné prvky, ktoré sa podieľali na vzniku enzýmov, a teda aj života, sa na Zemi prvýkrát objavili približne pred 3,5 miliardami rokov. Pomocou zložitých počítačových simulácií v laboratóriu ENIGMA, ktoré patrí pod NASA, sa vedci pokúsili odhaliť tvar týchto pradávnych organických molekúl. Vedci v štúdii analyzovali a porovnávali existujúce 3D bielkovinové štruktúry.

Všetky tieto štruktúry majú niečo spoločné – prvky – z ktorých sa skladajú. Molekuly niektorých enzýmov sú tvorené jednoduchou bielkovinou. Ich usporiadanie je však vo viacerých prípadoch veľmi podobné, čo naznačuje, že všetky druhy dnešných enzýmov v živých organizmoch sa museli postupne vyvinúť z jednej pôvodnej molekuly.

Vyobrazenie ACE2 receptora. Zdroj: Wiki

„Zistili sme, že vo všetkých týchto bielkovinách sa opakujú dva špecifické závity, ktoré boli kľúčové pre vznik metabolizmu,“ vysvetľujú vedci v štúdii. „Tieto dva závity mali pravdepodobne spoločného predka, ktorý sa zdvojením a diverzifikáciou vyvinul tak, aby výrazne uľahčil prenos elektrónov a rozklad látok. Bolo to vo veľmi skorom štádiu vývoja metabolizmu.“

Vedci našli dva rovnaké závity v zložkách enzýmov, ktoré pripomínali bielkovinové štruktúry viažuce nukleotity. Tieto základné štruktúry však nie sú len tak niečo. Okrem faktu, že majú pravdepodobne spoločného predka je tiež možné, že tieto závity slúžili ako šablóna pre vznik všetkých druhov bielkovín. Vďaka nim sa potom neskôr vyvinul metabolizmus, ktorý je pre život na Zemi nevyhnutný.

Pixabay

„Predpokladáme, že prvé bielkoviny boli malé a jednoduché, s veľmi krátkymi reťazcami. Extrahovali energiu z prostredia vo forme molekúl, z ktorých presúvali energiu na iné molekuly,“ vysvetlil pre portál Cosmos člen vedeckého tímu molekulárny biológ, Vikas Nanda. „Pri týchto reakciách sa uvoľňuje energia, vďaka v podstate ktorej existuje život.“ 

Tím vedcov však priznal, že ich modelovanie je založené na porovnávaní tvaru zložiek bielkovín. Dokážu tak demonštrovať iba svoje predpoklady a hypotézy. Inými slovami, vedci len predpokladajú, ako mohli vtedajšie bielkoviny vyzerať. V tejto oblasti výskumu sú obmedzení len na vlastné dohady, keďže tento vedný odbor je skutočne veľmi limitovaný. Výsledky vedci zhrnuli na stránke Národnej akadémie vied – PNAS.

V konečnom dôsledku je ich cieľom získať pre NASA dostatočné informácie o vývoji života. Astronómom tieto výsledky môžu pomôcť pri hľadaní vhodných podmienok pre vznik života na iných planétach. To je však veľmi nepravdepodobné, keďže podľa inej štúdie sa v pozorovateľnom vesmíre život zatiaľ nevyvinul.